Ионное распыление

ИОННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ, разрушение поверхности твёрдых тел в результате ионной бомбардировки в вакууме. Ионное распыление происходит либо в процессе так называемого катодного распыления, когда на обрабатываемое тело подаётся отрицательный потенциал, ускоряющий движение положительных ионов в направлении поверхности этого тела, либо с помощью сформированного и ускоренного до необходимой энергии потока ионов. Широко применяется в технологии электронных приборов для травления (очистки) поверхности подложки (мишени), нанесения (напыления) тонких плёнок путём осаждения на обрабатываемую поверхность распылённого вещества (в том числе для металлизации элементов интегральных схем и печатных плат, при изготовлении фотошаблонов, тонкоплёночных резисторов и др.). Для ионного распыления, как правило, используются ионы инертных газов (например, Ar⁺) с энергией 0,1-10 кэВ; при этом глубина проникновения ионов в материал мишени составляет несколько атомных слоёв, что создаёт наиболее благоприятные условия для передачи атомам энергии, достаточной для их вылета с бомбардируемой поверхности. Интенсивность ионного распыления характеризуется коэффициентом распыления, определяемым как отношение числа выбитых атомов к числу падающих на него ионов (достигает 10 атом/ион и более).

Нанесение плёнок путём ионного распыления осуществляется различными способами. В простейшем случае (так называемое диодное распыление) устройство для ионного распыления представляет собой вакуумную камеру (рабочее давление до 1 Па) с двумя электродами - катодом и анодом (рис.). Обычно катодом служит распыляемая мишень, а роль анода выполняет металлическая пластина с подложками, предназначенными для осаждения распыляемого вещества. При подаче на мишень отрицательного напряжения (3-5 кВ) зажигается аномальный тлеющий разряд, в результате возникает поток ионов, бомбардирующих мишень. Наибольшая эффективность ионного распыления достигается в магнетронных распылительных системах, обеспечивающих скорость осаждения плёнок до 30 нм/с и более. В таких системах электроны, перемещаясь в постоянном магнитном поле, изменяют направление своего движения, в результате увеличивается длина пробега электронов и, как следствие, степень ионизации рабочего газа. Наносимые магнетронным распылением плёнки характеризуются малым размером зёрен, высокой равномерностью по толщине и хорошей адгезией.

Лит.: Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под редакцией Р. Бериша. М., 1986. Вып. 2.