3. Printsipialnaya_skhema_protsessa_nanesen ia_tonui (Ответы на экзаменационные вопросы)

Сущность метода осаждения тонких пленок в вакууме ионным распылением D1 заключается в выбивании (распылении) атомов вещества из поверхностных слоев мишени высокоэнергетичными ионами рабочего газа (обычно инертного Ar). Ионы образуются в газовом разряде при давлении p_р.г. = 10 - 5^.10^-2 Па и ускоряются до энергии 0,7 - 5 кэВ вследствие приложения к мишени отрицательного потенциала в 0,7 - 5 кВ. Распыленные из мишени атомы осаждаются в виде тонкой пленки на поверхности подложки.

Различают ионно-плазменный D10 и ионно-лучевой D11 методы, в которых используются тлеющий (типы D100, D101, D103, D104 и D105) и несамостоятельный (D102) газовый разряды, а также, автономные источники ионов Кауфмана (с горячим катодом - тип D110) и Пеннинга (с холодным катодом - тип D111). При использовании в качестве рабочего газа смеси из Ar и химически активного газа (O₂, N₂ и т.п.) реализуется реактивный метод осаждения оксидов, нитридов и т.п. (типы - D10_R и D11_R).

Достоинствами метода осаждения тонких пленок ионным распылением являются универсальность (можно наносить металлы, сплавы, диэлектрики, магнитные композиции), регулируемая скорость осаждения V_о и относительно простая конструкция. К недостаткам относятся не высокая чистота осаждаемой пленки (из-за наличия рабочего раза), низкая и нерегулируемая энергия осаждаемых частиц E.

В основе методов ионного осаждения тонких пленок D4 лежит сочетание двух процессов: 1) генерации плазмы исходного вещества с помощью одного из типов электрического разряда или ВЧ-индуктора и 2) ускорения ионов или всей квазинейтральной плазмы с последующей конденсацией на поверхности подложки (детали). Исходное вещество получают с помощью одного из методов термического испарения D0 (термо-ионный метод D40); из газовой смеси, содержащей компоненты осаждаемой пленки (ионно-плазменный D41 и ионно-лучевой D42 методы); с помощью дугового разряда D3, который используется как первая ступень плазменного ускорителя (плазмотронный метод D43).

Основными достоинствами метода ионного нанесения тонких пленок являются регулируемая в широких пределах энергия осаждаемых частиц E (оптимальной считается энергия E_опт = 100 эВ) и высокая скорость осаждения V_о, а главными недостатками - сложность реализации и распыление конструкционных материалов, а, следовательно, и загрязнение плазмы и получаемой пленки.