Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 110
Текст из файла (страница 110)
Для высоких энергий ионов Зигмунд согласно Линдхарду и др. использовал сечение торможения для потенциала Томаса — Ферме [164]. Выражение, полученное для коэффициента распыления в этом случае, при условии перпендикулярного падения ионев имеет внд 3 (Е) =0,042 и, Значения для а н З»(Е) приведены в виде графика и таблицы, соответственно. Таким образом, теоретические значения коэффициентов распыления можно легко определить в рассмотренном интервале энергий (цорядка кэВ для большой н средней массы ионов). Разногласия относительно теоретической интерпретации ионного расрыления будут, вероятно, в течение неиото[юго времени еще существовать, так как вта проблема весьма сложна.
Кроме того, существует большое число экспериментальных данных, касающихся различных аспектов Ириндго распыления, которые необходимо объяснить на основе обшей модели. Существует определенная тенденция отбирать только те экспериментальные денные, поторые подтверждают предлагаемую теорию, и игнорировать другую информацию. Однако в оправдание теоретиков следует подчеркнуть, что определенная степень отбора даяных оправдана и необходима, так как опубликовано много некорректных экспериментальных данных.
Вполне возможно, что в случае ионного распыления, как п при решении других сложных проблем, вычислительные машины в проведении определенных вычислений будут играть все возрастающую роль Лучшая современная теорие ионного распыления, теория Зигмунда [158], ие требует непользования вичислительных машин. Коэффициенты распыления можно определять в широком интервале энергий бомбардирующнх ионов с помо. щью графика и таблицы, 9.
РАЗ))ОЕ Иногда возникает вопрос: кто ввел термин арпДег!пй (распыление). Литературные изыскания показали, что сэр Дж Дж, Томсон [! 70] применял слово зр!п11ег!пй (распыление) н что Леигмюр н Киигдои исключили букву «Ь из этого слова в своих публикациях 1920 — 1923 г. В !923 году Исследовательский Отдел компании «Дженерал Электрик» (Лондон) .еще пользовался термином «иатодное разрушение». Следуя предложению Гюнтер- шульце [!73], Кэй [172] безуспешно попыталсн ввести термин «ударное испарение». Келлер [174] исследовал распыление атомов быстрыми нейтронами; зта проблема представляет практическнн интерес для рабет по термоядерной плазме.
Установлено, что коэффициент распыления молибдена, облучаемого нейтронами с внергией 14 М»В, меньше 10-4 атом/нейтрои, что не очень расходится с теоретической оценкой 10-' атом/нейтрои. Гл. 3. Физический механизм ионного распылении . Распыление тонких пленок «на прострел» ионамн водорода с малой энергией наблгодалось Робинсоном [175].
Белью этой работы являлйсь исследования возможности инжекции нейтральных атомов водоро- дФ и дейтерии в термоядерную плазму сквозь тонную фольгу и влияния распыления фольги на ее срок службы. Установлено, что золотая фольга толщиной 500 А теряет с тыльной стороны приблизительно 1О ' атома иа каждый падающий ион Н' и 2 10-' атома ка каждый ион О+.
Эти величины того же порядка, что и значения, получейиые при распылении фронтальной поверхности медной мишени, аблучаемой ионами !4+ с энергяйй!5 кэВ (2 1О-' атома ион) (54]. На русском языке издана книга Плсшивцева «Катодное распыление» объемом 340 страниц с библиографией, насчитывающей 742 названия [!75].
Представлшот интерес две недавние работы [177, 178] по разрушению щелочно.галоидиых кристаллов электронной бомбардировкой, хотя этот аффект и не является физическим ионным распылением. В этом процессе получен необычайно высокий коэффициент выброса: одна пара ионов (ХаС1, КС! прн 280'С) иа каждый падающий электрон с энергией 300 эВ) Исследовалось распыление анодов, покрытых золотом, отрицательными вонами ки4дорода прн разряде в кислороде [179]. В этой работе не было получено осибвйых параметров распыления, так как авторы не смогли оПределить число бомбардирующих ионов по той причине, что перенос заряда иа анод осуществлялся главным образом электронами.
Ионное распыление пористых металлов (%', Мо) исследовал Мартынен. ко [180]. Подобные исследования представля!от практический интерес в тех случаях, когда материал мишени можно получить лишь в виде порошка или же когда необходимо определить влияние шероховатости по. верхности иа коэффициент распылении. При облучении мишени ионами Сб' с энергией от 200 до 500 »В коэффициенты распыления быстро уменьшалпсь, тогда как порнстость увеличивалась от 16 до 40%, з затем, приблизительно до 50«й оставались постояииычн.
Беннннгховен [181] исследовал эмиссию отрицательных ионов при распылении таких соединений, как Ая«СО» Ац»50» и Ад)40» под действием бомбардировки ионами аргона с энергией 3 кзВ. Он установил, что исходвому анионному максимуму часто соответствует наиболее четкая линия в масс-спектре (5О«, СО»- и т. п.), которой сопутствуют линии, обусловленные бднокрзтпа отрицательно заряженными частями этих анионов. Катионами являются однократно полонгнтельно заряженные ионы. В работе не приводится двниых по атноейтельному содержанию ионов и нейтральных атомов в распыленном материале. Бенниигховен использовал масс-спектроскопию для контроля появления конов ТаО+, когда предварительно нанесенные ца танталовую подложку пленки Аи, Ап, 1п или Еп удалялись с нее путем их ионного распыления [182]. этот метод ис[)ользовался для определения относительных коэффициентов распылений йри облучении мишени ионами Аг» с энергией ! кэВ в зависимости от рйзличиых иарамстров.
11аиболее интересное явление состоит в том, что сигнал, обусловленный металлом распыляемой пленки и спадагоший по мере удаления этой пленки с подложки, резко нарастает, когда появляется сигнал, соответствующий ионам ТаО'. Считают, что этот эффект является результатом увеличения вероятности ионизации атомов металла Пленки, когда они начинают раепыляться непосредственно с поверхности танталовой подложки, а ие с поверхности распыляемой пленки. В другой, недавно появившейся работе Беннингховена [!83] проводится подробное обсуждение образования и эмиссии ионов в процессе распыления. Список литературы Неснолько очень интересных исследований интенсивного распыления нержавеющей стали провели Далгрин и Маккланахан (!84) Распыление проводилось в трехэлектродной системе в атмосфере криптона, причем ток разряда составлял 22 А.
Плотность тока мишени была 5 мАгсмт, энергия ионов 1500 эВ При ноэффициенте распыления 2,2 атом/ион получена скорость распыления 5000 А7мин, и за !60 ч распыления иа медной подложке с регулируемой температурой был выращен слой толщиной 1,6 мм Авторы исследовали состав, микроструктуру, кристаллическую структуру, плотность, твердость и внешний вид поверхности нанесенного слоя в зависимости ог потенциала и температуры подложки.
Помимо целого ряда ипгересных ростовых фактов, ие относящихся к гаме данной главы, оня установили, чго нанесенный слой не содержал атомов криптона (чувсгвительносчь обнаружения 0,002сй) и что состав пленки, осажденной без смешения, был очень близок к составу материала мишени При отрицательном смещении иа подложке, равном 100 В, пленка получалась с меньшим содержанием никеля (которое уменьшалось на 23«Ь).
Последнее десятилетие было, несомненно, наиболее плодотворным дзя лучшего понимания процесса ионного распыления Однако, как уже указывалось в разных местах данной главы, еше многое нужно сделать. и многое сше ие совсем понятно Мы ожидаем, что з области экспериментальных исследований по мере улучшения чистоты в контроли рабочей атмосферы и условий осаждения, которое становится возможным з связи с распространением ионко.сорбционных и турбомолекулярных насосов и прогрессом вакуумной технологии вообще, будут получаться все болте и более палежные результаты.
Вероятно, одной нз самых первоочередных задач является получение надежных основных данных по ионному расяыленив диэлектриков. Большой объем ценной информации по ионному распылению многокомпоиентных материалов и па обогащению поверхности мишеней веществом с низким коэффгцнентом распыления должен быть получен благодаря использованиго довольно новой методики, Оже-электронной спектроскопии [185), которая позволяет проводить иеразрушающие ис. следования состава десяти приповерхностных атомных слоев с чувстви тельностыо до одной сотой' моиослоя.
В области теории по-прежнему остз нется весьма плодотворным содружество фи»и«пе, занимающихся радиационными повреждениями, с одной стороны, и изучающих взаимодействие частиц с поверхностью твердых тел — с другой Огромное влияние из исследования ионного распылении вооснпе будут оказывать многочисленные практические применения этого эффекта, многие из которых в насгоящее время можно только предвидеть.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. О г о ч е, (Ч (1., РЫ(, Тгапз ((ау. 3ос, 1.опбоп, 142, 87 (1852). 2. Кой(зсйпе!1ег, Ч., )айг. Рад!оай!!чг!ае(, 9, 355 (!912) 3. (Чей пег, О. К„"Абуапсез !и Е!ес!гоп!сз апб Е!ес!гоп РЬуз(сз", чо( Ч11, р. 239. Асабеппс Ргезз, Ыетч УогК 1955. 4 ВеЬг1зсЬ, В., ЕгйеЬ. Ехас(. Ыа!пгм., 35, 295 (1964), 5. Каш(пзйу, М., "А!отп!с апд (оп(с 1пграс! РЬепошепа оп МеСВ Бпг1зссз'*, р. 24, Ярппйег-Чег1ай, Вегйп, 1964.
[Русский перевод: К ам и н с к н й М., "Атомные и ионные столкновения на поверхности металла" «Мир», М., 1967'!. 6 Саг1ег, О,, Со!1(доп, 3. 5., "(оп ВошЬагдшеп! о1 Во!!бз", р. 310 Не1пегпапп ЕбпсаВопа( Воойз, Бопг!оп, !968. 7. В(еспгп(б(, Е., Апп РЬуз!Ь, 81, 999 (1926). Гл. 3. Фнзнческнй механизм ююного распылеюю ч.
Н19 р е1, А., Апп. РЬузй, 81, !043 (!926). й. В)есЬЪ«Ьш!«)1, Е., ч. Н!рре1 А., Апп РЬувй, 86, 1006 (!928), б. Н и!1, А %„Тгвпз. Аю. !изЬ Е!еЕ Еп2гз., 47, 753 (1928). 1. О о е й 1 е г в е Ь п 1 з е, А., М е у е г, К. 2., РЬуэй, 62, Г!о7 (1930). ! 2. М е у е г, К„О 6 е п ! е г в с Ь и ! а е А., Е. РЬузй, 71, 279 (1931) . 13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
