Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 107
Текст из файла (страница 107)
молекул сп, обнаружено не было. позже Вудъярд [104] сорбщил об исследовании распыления плоскости [100) медной мишени ионами аргоиа с энергией от 0,5 до 8 кэВ. Изучались как нейтральные частицы, так и распыленные ионы. Нейтральными частицами, испускаемымимншекью при облучении ее ионами аргона с энергией 2 кэВ, оказались атомы Сц и молекулы Спт. Молекулы Сц, отсутствовали. В случае конон, которые составляли только 1'/а всех эмнттированных частиц, ситуация оказалась более сложной. Была обнаружены ионы Сп+л с числом У з пределах от ! до 11, причем высоты максимумов, соответствующие различным А1, чередовались.
Для нечетных Л! высота максимумов Со+и была всегда больше максимумов Сп+л-ь В работе приведены соотношения высот максимумов, относящихся к ряду ионов от Сп+ до Сц+,, для энергий бомбарднрующих ионов 3,5 кэВ. Соотношения оставались постоянными при понижении энергии ионов до 2,5 кэВ. Прн дальнейшем уменьшении энергии бомбардирующих ионов относитЕЛьная высота макСнмуМОв для )у)3 уменьшзлась, н при энергии 500 вВ наблюдались лишь ионы Сн+, Сн+з н Сп+з Для этих ионов соотношение высот максимумов оставалось таким же, кзк и прн энергии ионов аргоиа 3,5 кзВ.
Герцог и др. [105] сообщилн об исследовании выбивания частиц из мишени, бомбарднруемой ионами с энергией !2 кэВ. В случае облучениа алюминия ионами аргопа было обнаружено непускание молекул вплоть до А1„а присутствис А!в было лишь едва заметно. Ситуация существенно изменялась, когда та же алюминиевая мишень облучалась ионзмп ксенона. При этом уже выбивались целые скопления атомов !«кластеры») А1, вплоть до Л1м.
Исследован распределение таких клаетеров по энергиям, авторы этой работы вполне убедились в том, что распыление материала происходило путем выбинання ионами таких кластеров н что этн кластеры не образовывались в паровой фазе. В работе не было отмечено каких-либо изменений в относительных интенсивностях максимумов, соответствующих различным выбиваемым молекулам алюминия в результате облучения мишени ионами ксенона для энергий ионов от !2 до 4 кэВ. О получении аналогичных, в определенном смысле, результатов сообшилн Юрела и Перович [106).
Они исследовали эмиссию положительных ионов полинристаллическнми мишенями из алюминия и кобальта поа действием бомбардировки ионами аргона с энергией 40 кэВ. В случае кобальтовой мишени, например, оии обнаружили эмиссию ионов Со+, Со+э, Со+, н Сот+. В настоящее время механизм, определяющий выбивание из мишени таких атомных кластеров, не выяснен. Комке и Купер [107] исследовалн выброс материала мишенью из ОаАа, бомбардируемой ионами аргона с энергией 0 †1 эВ. Приблн. вительно 09% змиттированных частиц составляли нейтральные атомы Оа и Аа, и 1зй — нейтральные молекулы ОаЛз.
Не было обнаружено ин иейт- 8. Анализ распыленного вещества ральиых молекул Сат, Азз или (ПаАз)з, ни отрицательных ионов Па-, Аз- или (ПаАз)-. В литературе, по-еидимому, отсутствуют публикации по исследованию змнттнрованных частиц при иояяом распылении таких соединений, нак окислы. Мы просмотрелн эмиссионные спектры частиц, испускаемых пса распылении в тлеющем разряде мншенямн из таких окислов, как ВаТРЭь н обнаружили четкие спектральные линии, принадлежащие отдельным атомам. По-видимому, в данном случае основную часть распыленного материала составляли атомы, а не молекулы, Б.
Состав распыленных частиц Ионное распыление сплавов является одним из наиболее эффективных методов получения пленок из этих сплавов, так как этот метод позволяет легко изменять состав пленок. Часто состав осаждаемой пленка почти совпадает с составом мишени. Это можно себе представить, еслв рассмотреть механизм ионного распыления, согласно которому атомы выбиваются нз мишени э результате передачи им импульса бомбардирующих ионов. Поскольку процесс ионного распыления не сильно зависит от температуры мишени, то эту температуру можно выбрать достаточно низкой, чтобы исключить диффузию атомов в мишени, не проиграв заметно з скорости нанесения. Так как при этом в мишени переноса масс не происходит, то можно считать, что состав испускаемых мишенью частик должен быть идентичен составу мишени.
Конечно, если коэффициент прилнпання или угловое распределение выброса будут различными для разных типов атомов, то состав осаждаемой пленки будет уже измененным. Флур и Райзман [108) установили, что пленки, полученные путем распыления пермаллоевой мишени (Х!з,Ге1з), имеют такой же состав, как а мишень. Франкомб и Норейка.[109] обнаружили в плевках, полученных распылением мишени Х!з~ре~в 79,7% никеля. Поэтому для получения пле. нок нужного состава необходимо было использовать мишень с некоторым недостатком мгелеза. Хан н Франкомб [!10] обнаружнлн, что при распылении мшненн нз сплава Аомйлы получались пленки, постоянная решетки которых по существу была такой же, как н в массивном материале; зто свидетельствовало о том, что состав пле иск был идентичен составу мишени. Другое исследователи е составах мишеней и осажденных пле.
нок нашли значительные различия. Например, Прат [!!Ц сообщил, что прн распылении сплава Х!взСгзз содержание някеля в пленках колебалось от 82 до 90че Мнчалак [112) привел некоторые результаты по ионному распылению сплавов СгСо и Х!Сг. В случае мишеней нз СггзСом получа. лись пленки, содержащие бйч/з Сг, а в случае мишеней Х!мСгм получалксь пленки Х!мСг!з Недавно об исследованиях ионного распыления сплавов Х!Сг сообщили Паттерсон н Ширя [1!8]. Они распыляли сплавы, содержащие 22, 42 и 80пч Сг. Энергия ионов менялась в пределах 200— 1000 эВ.
Результаты работы показали, что состав полученных пленок повторял состав мишеней для каждого компонента с точностью ~!ей. Вблизи поверхности распылявшейся мишени из сплава Х!гвСгы был об. иаружен относительный избыток атомов хрома. Андерсон провел ряд исследований ионного распыления сплаеон. Используя метод эмиссионной спектроскопии, он определял состав эмнттнровавных частиц, летящих от мишени. Существенное преимущество этого метода заключается в' том, что он позволяет проводить непосредственный анализ частиц, эмиттироваяных мишенью, и на результаты измерений та. кой фактор, как иоэффициент прнлипання, ие влияет.
С помощью этого Гл. 3. Физический механизм ионного распылеяня метода можно определить относительный состав распыляемых частиц в раз. ные моменты времени. Кроме того, это очень удобный метод для исследования влияния температуры на состав эмнттируемых частиц.
Этот метод был использован для изучения температурной зависимости соотношения распыленных атомов АЯ н Сп при распылении мишеней из эвтектического сплава Ап — Сн [114], Мишени облучались ионами аргона с энеэгней 100 эВ в температурном интервале 80 — 285'С. При низких темпе. ратурах мишени коэффициенты распыления АЯ и Сн изменялнсь а соот. ветствин с простой моделью. При высоких температурах соотношение количеств распыляемых атомов изменилось более чем в десять раз.
Стацио. парного распыления не удавалось достигнуть даже после распыления поверхностного слоя мишени толщиной несколько инкрон. Эти эксперимен. ты показали, что с помощью ионного распыления возможна хорошая стабилизация состава получаемых пленок при том условии, что температура мишени будет достаточно низкой. Другим методом получения пленок сплавов является одновременное ионное распыление составных мишеней. Одно из важных прениуществ этого метода состоит в том, что с его помощью можно получать н иссле.
ховать большое разнообразие составов осаждаемого материала для одной и той же системы мишеней путем независимого изменения скоростей распыления отдельных мишеней. Однако следует иметь в виду, что прн этом могут появиться неожиданные и нежелательные эффекты Так, например, если одновременно распыля1отся две мишени из материалов с низким и высонкм коэффициентами распыления, то на поверхность мишени с высоким коэффициентом распыления будет осаждаться материал с низким коэффициентом распыления [115]. 7. ИЗМЕНЕНИЯ, ПРОИСХОДЯШИЕ НА РАСПЫЛЯЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ А. Металлы В настоящее время проводятся широкие исследования травления металличесюш поверхностей ионной бомбардировкой [116].
Ионное травле. нне обладает определенными достоннствамп, так как это универсальный способ, применимый для всех материалов. Он позволяет строго контроли. ровать процесс травления, посколы у такими важными параметрами, кьк энергия ионов, интенсивность облучения и температура мишени — можно легко управлвть.
Как было отмечено Хейманном [117, 118], общим результатом ионного травления полнкристаллических материалов является проявление границ зерен. Кроме того, на обрабатываемой поверхности обычно наблюда ются бугорки травления [119]. Эти эффекты, а также то обстоятельство, что различные крнсталлографические плоскости распыляются с различны.
мн скоростями, использовались Хейманном [120] для металлографическнх исследований поверхностей металлов. Ионная бомбардировка может таь же нарушать ориентацию кристаллической решетки в приповерхностнои слое мишени.' Огилви [121], например, установил, что в результате иоино. го облучения кристаллов серебра на нх поверхности появляются разори. ентнрованиые кристаллиты с некоторыми признаками преимущественной ориентации. 320 7. Изменения, происходящие на распыляемой поверхности В.
Полупроводники При облучении ионами полупроводниковых кристаллов наблюдалпсь существенные структурные изменения, при которых на поверхности кристаллических мишеней образовывался аморфный слой П221. Эти изменения легко обнаруживаются оптическиыи методами 11231 Переход поверхностного слоя мишени из кристаллического в аморфное состояние происходит под действием ионного облучения лишь в том случае, если температура мишени достаточно низка, и повреждения кристаллической рс. щетки не восстанавливаются в результате атжнга так же быстро, как а создаются. Следовательно, крнтическая температура этого процесса зависит от материала мишени, типа бомбарднруюших ионов, энергии ионов н интенсивности облучения 1100, 1241, Облучение кристаллов германия ионами ртути с энергией 100 эВ в основном приводило к образованию ямок травления, характеризующих ориентацию кристаллической решетки ~1251 Таких ямок была больше прн более низких температурах минн пи Пр, высоких температурах н энергиях ионов этн ямки приобретали внд усеченных фигур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
