того, что процесс ведется в вакууме порядка 10^-3 Па, происходит загрязнение пленки остаточными газами, а также продуктами распыления стенок камеры; атомы аргона внедряются в пленку, повышая ее дефектность. Применение обычных для термоваку­умного напыления методов контроля толщины пленки с помо­щью свидетелей и кварцевого датчика для ионного распыления, в среде высокопроводящей плазмы исключено. Зато при стаби­лизированном процессе распыления толщина пленки может кон­тролироваться простейшим способом - по времени напыления.

7.6. Катодное распыление

Катодное распыление - еще один универсальный метод по­лучения тонкопленочных структур различного назначения. В отличие от метода термического испарения при катодном рас­пылении перенос материала осуществляется за счет энергии по­ложительных ионов, образующихся в тлеющем разряде и бом­бардирующих катод из распыляемого материала.

Этот метод позволяет получать пленки тугоплавких метал­лов, осуществлять перенос сложных по составу сплавов и сме­сей без нарушения процентного соотношения входящих в них компонентов.

При использовании метода катодного распыления относи­тельно просто решается вопрос источников наносимого материа­ла в высокопроизводительном оборудовании.

Для уменьшения степени загрязнения пленки при катодном распылении применяются откачные системы, позволяющие в режиме подготовки получать высокий вакуум (порядка 1,3∙10^-3...1,3∙10^-4 мм рт. ст.), и рабочие газы с малым содержа­нием активных примесей.

При катодном распылении состав материала пленки почти совсем не отличается от состава мишени, если же в камеру подать реактивный газ, то становится возможным напыление соединений. Такое распыление называется реактивным и ис­пользуется для осаждения различных Пленок, главным обра­зом оксидных и нитридных.

На рис. 7.7 представлена схема рабочей камеры установки катодного распыления.

Из рис 7.7 видно, что питание осуществляется постоянным напряжением и что нижний электрод с подложками заземлен и находится под более высоким потенциалом, чем катод-мишень. Переменный резистор служит для регулирования величины тока разряда.

Рис. 7.7. Схема рабочей камеры установки катодного распыления: 1 - анод с размещенными на нем подложками; 2 - игольчатый натекатель, обеспечивающий непрерывную подачу аргона; 3 - катод-мишень из материала, подлежащего распылению и осаж­дению; 4 - вакуумный колпак из нержавеющей стали; 5 - экран, охватывающий катод с небольшим зазором и предотвращающий паразитные разряды на стенки камеры; 6 - постоянный электромаг­нит, удерживающий электроны в пределах разрядного столба; 7 - герметизирующая прокладка

При ионно-плазменном распылении в трехэлектродных сис­темах катодного распыления бомбардировку мишени осуществ­ляют ионами плазмы газового разряда низкого давления. Дуго-

вой газовый разряд зажигается между раскаленным катодом, являющимся источником электронов и анодом при напряже­нии 150...260 В. Разрядный ток в этом случаи достигает не­скольких ампер.

Электроны, излучаемые катодом, ионизируют молекулы инер­тного газа. При подаче отрицательного потенциала от 200 до 1000 В на мишень ионы будут бомбардировать ее поверхность, материал мишени будет распыляться и конденсироваться на подложке.

Концентрацией ионов в плазме можно управлять, меняя либо ток электронной эмиссии, либо ускоряя электроны на­пряжением.

При ионно-плазменном распылении в разрядном промежут­ке наводится магнитное поле. Под его воздействием электроны движутся вдоль силовых линий; при этом увеличивается веро­ятность ионизации молекул рабочего газа, возрастает ионный ток и увеличивается скорость распыления.

К ограничениям и недостаткам процесса катодного распы­ления относятся:

а) возможность распыления только проводящих материалов, способных эмитировать электроны, ионизирующие молеку- лы аргона и поддерживающие горение разряда;

б) малая скорость роста пленки (единицы нм/с) из-за значи- тельного рассеивания распыляемых атомов материала в объе- ме рабочей камеры.

Первый недостаток, имеющий характер ограничения, пре­одолевается в процессах высокочастотного распыления. При за­мене постоянного напряжения на переменное диэлектрическая мишень становится конденсатором и подвергается бомбарди­ровке ионами в отрицательный полупериод питающего напря­жения. Иначе говоря, распыление мишени происходит не непре­рывно, как при катодном распылении, а дискретно с частотой питающего напряжения (обычно 13,56 МГц).

Второй недостаток, обусловленный тем, что при высокой частоте и заданным ею расстоянием от мишени до подложек электроны, находящиеся в срединной части высокочастотного