Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Прн бомбарди. ровне нейтральными атомами коэффициент распыления должен быть та. кнм же, как и в случае соответствующих ионов. Это было подтверждено рядом исследований 153, 54]; в работе 1551 утверждается, что козффицяенты различны. Следует заметнтгь что собрать яадежные экспернменталь. нме данные по этому вопросу довольно трудно.
Можно ожидать, особенно при высоких энергиях облучения, что ионы инертных газов, внедренные в материал мишеня (средняя глубина проникновенна в медь ионов аргоиа с энергией 1 кзВ составляет приблизительно 1О А), влияют на коэффициент распыления. После достижения равновесных условий распыляемый материал мишени должен содержать атомы того вещества, ионами которого проводится- облучеинц если только зги атомы в результате процессов диффузии и испарения, стимулируеых нонной бомбардировкой, не покинут прнповерхностный слой мишени.
помощью электронного микроскопа было установлено, что ионы инерт- 373 Гл. 3. Физический механизм ионного раапылении ных газов, внедряемые в мишень при высоких энергиях облучения, собираются в микроскопические пузырьки газа. Полагают, что эффекты внедрения слабо влияют на величину коэффициента распыления, однако это, в известкой степени, следует считать лишь догадкой до тех пор, пока по этому вопросу не будут получены более конкретные экспериментальные данные. Важныч параметром, определяющим коэффициент распыления, явля- ется угол падения ионов. Как следует из «биллиардной» модели, коэффи. ф ~Ю 'ь 99 ьь ~~ Лгу ~~ гп Фуу ~ 9 асс с неманам щиггггвгтнс тек з ояэаааьетгтев сгвазисеэуьэнгн' аьлррь Ы ан лсльрсьнссумьсьснсальз яьунь лгьтьг сьщгь ы та л«ть зь О Й7 Й7 Ю ФО 50 90 79 99 90 4ггуомный иомвр ионп Рис.
3. Зависимость иовффиниент» распылении мнменей иэ меди, серебра н тантала от атомного номера бомбарднрующн» ионов с энергией сз нэа [20, згй циент раскылення увеличивается с увеличением угла падения ионов (относительно нормали к поверхности мишени), так как прп этом направления импульсов распыленных атомов и падающих ионов будут отличаться на меньший угол. Кроме того, при больших углах падения попов соударения между частицами происходят в приповерхностной области, что также увеличивает коэффициент распыления, особенно в случае больших энергий ионов.
Несколько типичных примеров изменения коэффьщиента распыления с углом падения приведены на рпс. 4. До сего времени не выяснены причины больших расхождений подобных зависимостей для разных материалов мишени. Максимумы коэффициентов распыления на этих кривых обычно объясняют шероховатостью поверхности мишени, уменьшающей эффентивность распыления при очень малых углах падения. Шероховатость поверхности мишени заметно влияет на коэффициент распыленяя даже прн паленки ионов по нормали к поверхности, поскольку часть распыленных атомов в этом случае может задержнватьси ближайшими возвышениями на поверхности. 3?4 а Коэффициенты н пороговые энергии распыления В настоящее время относительно коэффициентов распыления металлов имеется много сведений, однако подобных данных для лиэлектриков, особенно в области энергий, интересных с точки зрения нанесения тонких пленок, совершенно недостаточно.
При высокочастотном распылении приходится иметь дело с широким спектром энергий бомбардирующих попов, что делает невоз. можным полученяе надежных результатов по зависимости коэффициента распыления от энергии. Применение ионных пучков облегчает решение задачи, если используется чувствительный метод определения параметров распыленных атомов и известен потенциал, под кото. рым находится облучаемая поверхность диэлектрика. Коэффициенты во меньше, чем для металлов (см гл.
4) +Б 2 ь, сь ь ф )) 2))' зьт' З)Г' йаол глггнин игнат) гптглти Рис. 4. Зависимость коэфФовиента раскмлеиин никели, молибдена, вольФрама и платины от угла надеина (относительно нормали к поверхности мнмснн) нанон ртути с эитртнса пм эв (ща), распыления для диэлектриков обыч. 6. Пороговые энергии распыления В течение многих лет вопрос о существовании пороговой энергии ионного распыления, т. е. той минимальной энергии ионов, которав еще приводит и выбиванию атомов мип)епи, является дискуссионным. Йо )9)2 г. неоднократно упоминалась пороговая энергия распыления для всех ком. бипаций газ — металл 495 эВ (2].
Существование пороговой энергии рас. пыления было по:щверждепо иа газотропах, термоэлектронные торийводьфрамовые катоды которых разрушались, когда потенциал иа пих (т. е. энергия бомбарднруюпшх катоды ионов) превышал критическую величину порядка 20 — 80 В ()О). Па основании результатов более поздних исследований было сообщено о значительно больших порогах ионного распыления (57) Такие высо)<ие пороговые значения энергий легко обьяснить либо образованием иа поверхности мишени слоев газов, либо невысоиой чув.
ствительиостью измерений весьма малых коэффициентов распыления. Сле. дует отметить, что вследствие того, что газы фоновой атмосферы могут превратить металличесютс пленки, осаждаемые иа с)спаянные стенки газоразрядпой трубки при катодном распылении, в прозрачвые пленки окис.
лов,— эти данные могут оказаться ошибочнымн. Если скорость нанесении пленки достаточно мала, то лаже при больших длительностях распыления может не получиться отчетливой карт)тиы осаждения металла. По мс. ре улучшения ваяуумной техники )ьзмеряемые пороговые энергии стали приближаться к значениям, полученным еще Халлом и его сотрудниками ()0). Моргулис и Тищенко (88! с помощью метода радиоактивных индн. кагоров, позволявшего измерять величины коэффициентов распыления вплоть до )0-4 атомов)ион, обнаружили существование необычайно низ ких пороговых энергий распыления. Из-за отсутствия более подробных сведений о разряде, используемом в этих экспериментах, может возник путь предположение, что такие низкие значения пороговых энергий (8 эВ для %-'Аг, д эВ для Ая — Аг) являются либо следствием бомбардировки мяшени многозарядными ионами, либо результатом пренебрежения коррекцией энергии ионов вследствие конечного падения напряжения на плазме. Весьма высокая чувствительность при измерениях козффйцнентов распыления достижима при использовании таких методов, как метод ра.
диоактивных индикаторов, методы, в которых используются чувствитель. гао га-з а гаа гаа уйу Эноаеии иоооаоа а гаа гаа ооногио иолро, оа Рис. а. Зеиисиместь лееффииисите рес. инлеийи иельфреиа ет еисрги» ивисе реелиеиыз иисртиыи газов и ртути. Рис. 3. Зееисииесть иееффиниеите рес иылсиии рлллиевмх метеллее ет евер. гии иеиеи евгена. ные мнкровесы илн кварцевые генераторы, спектроскопические методы и некоторые другие. Большой объем экспериментальных данных длн цег)ого рялз материалов мишени н газов был получен Стюартом и Венером ~69) с помощью спектроскопического метода. Йиже будут кратко рассмотрены этот метод и результаты проведенных исследований.
Мишень, подобно большому отрицательно заряженному зонду Ленл мюра, помещается в плазму инертного газа илн паров ртути очень высокой плотности. Высокая плотность плазмы в этом случае создается с помощью магнитных полей, которые позволяют увеличить плотность тока бомбардирующнх попон до 100 мАгсмт. Распыленные атомы, которые выбиваются из мишени большей частью в нейтралышм (невозбуягденном) состоянии, попадая в область плазмы, возбуждаются. При этом на спектральную картину излучения газового разрнда накладывается спектр ис.
пускания атомов мишени. Используя монпхроматор, отбирают яркие эмиссионные линии и с помощью фотоумножителя измеряют нх интенсивность. Встественно предположить, что интенсивность спектральной линии приблизительно пропорциональна коэффициенту распыления. Кривую зависимости относительной интенсивности спектральной линии от энергии можно перевестк в кривую энергетической зависимости абсолютных значений аоэффкцнента распыления путем сопоставления с данными дая вм- с ~К га-г яг-г гз ьь 'з яг-з В уа-е Гл. 3.
Фнэнчес»нй механизм ионного распыдення ра-и „)ь, яг-г В $ гз ц а' яг-' ьь $ га-' ьс 3. Коэффицвемтьг и пороговые энергии распыления соких энергий ионов, прн которых уже возможны измерения абсолютных величин. Перекрывающиеся части этих кривых показывзют, что предположение о прогюрциональности интенсивности спектральной липин и коэффициента распыления оправдывается. Как правило, кривые абсолютных значений коэффициента распыления ограничены снизу величинами порядка О,! этом/ион, тогда как спектральный метод позволяет быстро измерять коэффициенты распыления вплоть до !О-' атом/ион. Зависимость коэффициента распыления ряда металлов от энергии ионов аргона приведена на рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
