Ионно-плазменное напыление

Схема этого метода пока­зана на рисунке 3.7в. Главная его особенность по сравнению с методом катодного напыления состоит в том, что в промежутке между электродом 8 - мишенью (с нанесенным на нее напыляе­мым материалом) и подложкой 4 дейст­вует независимый, «дежурный» газовый разряд. Разряд имеет место между электродами 6 и 7, причем тип разряда - несамостоятельный дуговой. Для этого типа разряда характерны: наличие специального ис­точника электронов в виде накаливае­мого катода 6, низкие рабочие напря­жения (десятки вольт) и большая плот­ность электронно-ионной плазмы. Подколпачное пространство, как и при катодном напылении, запол- нено ней­тральным газом, но при более низком давлении (10^-3 - 10^{-4 мм рт. ст.).}

Процесс напыления состоит в следующем. На мишень относи­тельно плазмы (практически - относительно заземленного анода 7)подается отрицательный потенциал (2-3 кВ), достаточный для возникновения аномаль- ного тлеющего разряда и интенсивной бомбардировки мишени положитель- ными ионами плазмы. Выби­ваемые атомы мишени попадают на подложку и осаждаются на ней. Таким образом, принципиальных различий между процес- сами ка­тодного и ионно-плазменного напыления нет. Различаются лишь конс- трукции установок: их называют соответственно двух- и трех - электродными.

Начало и конец процесса напыления определяются подачей и от­ключе- нием напряжения на мишени. Если предусмотреть механи­ческую заслонку (см. рис. 3.7а), то ее наличие позволяет реализо­вать важную дополнительную возможность: если до начала напы­ления закрыть заслонку и подать отрицательный потенциал на мишень, то будет иметь место ионная очистка мишени. Такая очистка полезна для повышения качества напыляемой пленки. Аналогичную очистку можно проводить на подложке, подавая на нее (до напыления пленки) также отрицательный потенциал.

При напылении диэлектрических пленок возникает затруднение, связанное с накоплением на мишени положительного заряда, препятствующего дальнейшей ионной бомбардировке. Это затруднение преодолевается путем использования так называемого высокочастот­ногоионо-плазменного напыления. В этом случае на мишень на­ряду с постоянным отрицательным напряжением подается переменное напряжение высокой частоты (около 15 МГц) с амплитудой, несколько превышающей постоянное напря­жение. Тогда во время большей части периода результирующее на­пряжение отрицательно; при этом происходит обычный процесс распыления мишени и на ней накапливается положительный заряд. Однако во время небольшой части периода результирующее напря­жение положительно; при этом мишень бомбардируется элект­ронами из плазмы, т. е. распыления не происходит, но зато ком­пенсируется накопленный положительный заряд.

Вариант реактивного (химического) ионно-плазменного напы­ления открывает те же возможности получения окислов, нитридов и других соединений, что и реактивное катодное напыление (см. пре­дыдущий раздел).

Преимущества собственно ионно-плазменного метода по срав­нению с катодным состоят в большей скорости напыления и большей гибкости процесса (возможность ионной очистки, возможность от­ключения рабочей цепи без прерывания разряда и др.). Кроме того, на качестве пленок сказывается более высокий вакуум.

Существуют другие методы нанесения пленок, например, анодирование и электрохимическое осаждение [4, 5].