Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Вакуумная ионно-плазменная обработка

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭТАПОВ

Технологические этапы очистки и активации поверхности

Важнейшими параметрами источника газовой плазмы для подготовки поверхности на технологических этапах очистки и активации являются плотность потока плазмы и кинетическая энергия ионов. Зависимость коэффициента распыления поверхности материалов от энергии падающих на нее частиц приведена схематично на рис. 5.1 [16]. Коэффициент распыления 6 характеризует число эмитируемых распыленных атомов на один упавший ион. В области /распыление отсутствует; область // — окрестность порога распыления, где е* « 10—30 эВ; в области ///коэффициент 8 с высокой степенью точности растет линейно при характерных значениях « 30—50 эВ, е2~ 500 эВ, далее рост 8 замедляется. Таким образом, можно считать оптимальным диапазон энергии плазменного потока для очистки ионным распылением 100—1000 эВ.

Зависимость коэффициента распыления поверхности материалов от энергии падающих частиц

Рис. 5.1. Зависимость коэффициента распыления поверхности материалов от энергии падающих частиц

Кроме того, скорость очистки зависит от вида подвергаемого обработке материала, плотности ионного тока, угла падения ионов на обрабатываемую поверхность и расстояния между плазменным источником и подложкой (рис. 5.2) [18].

Зависимость скорости травления подложки

Рис. 5.2. Зависимость скорости травления подложки: а — от плотности ионного тока; б — угла падения ионов; в — расстояния между ионным источником и подложкой

В настоящее время наибольший опыт в использовании ионно-плазменных источников для целей очистки и травления материалов накоплен в микроэлектронике.

Известны многочисленные конструкции плазменных ускорителей, предназначенных для работы на газообразных рабочих телах [36]. Для технологических целей наиболее пригодны ускорители с азимутальным дрейфом электронов (рис. 5.3) [8]. Здесь разгон плазмы осуществляется за счет электромагнитной силы, обусловленной взаимодействием холловского тока с внешним магнитным полем. В типичных условиях для ускорителей этого типа ускорение носит бездиссипативный характер, что связано с существованием в плазме самосогласованного электрического поля. Эти ускорители обладают рядом таких важных достоинств, как высокая плотность ионного тока, возможность регулирования параметров плазмы в широких пределах, универсальность по рабочему телу и возможность управления потоком ионов с помощью магнитного поля. Типичный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения [13] состоит из ускорительного канала, магнитной системы, формирующей радиальное магнитное поле, анода-газораспределителя и катода-компенсатора. Источник на базе УЗДП позволяет обрабатывать достаточно большие площади при небольших размерах источника и его высокой производительности [13, 17, 50].

Схемы плазменных источников

Рис. 5.3. Схемы плазменных источников: а, б, в — источник Кауфмана; г—ускоритель с анодным слоем; д — ускоритель с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения; е — источник на базе магнетронного разряда

В этих ускорителях в идеале движение ионов можно считать практически прямолинейным и пренебречь действием на них магнитного поля. В то же время электроны сильно замагниче- ны и дрейфуют в скрещенных Еи Н-полях вдоль эквипотенциальных поверхностей по азимуту, а ионы устремляются в направлении вектора напряженности электрического поля Е со скоростью

Таким образом, внутри ускорительного канала образуется облако горячих вращающихся электронов. Нейтральные атомы, выходя из отверстий в аноде, попадают в это облако и ионизируются. Кинетическая энергия ускоренных ионов MV2 /2 определяется пройденной разностью потенциалов:

где е — заряд электрона; UCT — потенциал пространства в точке старта иона; UK - потенциал катода.

В рассматриваемом ускорителе ионы ускоряются электростатическим полем, как и в электростатических ионных ускорителях, но на протяжении всего канала положительный объемный заряд ионов компенсируется электронами, дрейфующими по азимуту, а объемный заряд пучка ионов, вышедших из ускорителя, компенсируется электронами катода-компенсатора, который, кроме того, восполняет потери электронов в канале ускорителя.

В состав блока очистки входят блок ускорителя, кожух, система подачи и регулирования рабочего тела, система электропитания и поджига разряда.

Использование данного ускорителя в качестве источника ускоренного потока газовой плазмы аргона и созданного на его базе ионного источника «Плагус» позволило разработать метод очистки и активации поверхности при вакуумной ионно-плазменной обработке.

Воздействие потоков газовой плазмы на этапе очистки и активации поверхности при вакуумной ионно-плазменной обработке формирует один из основных технологических этапов создания модифицированных поверхностных слоев и нанесения функциональных покрытий. Эффективность и качество осуществления этого этапа в какой-то степени гарантирует качество всего процесса ВИП-обработки при условии качественного исполнения всех последующих этапов обработки.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы