Спосіб іонно-променевого нанесення покриттів

Изобретение относится к области обработки изделий электрическими средствами и может быть использовано для нанесения тонких покрытий в вакуумно-плазменной технологии микроэлектроники. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является способ ионно-лучевого нанесения покрытий, при котором напыляемые образцы помещают в вакуумную камеру, а распыляемую мишень размещают внутри кольцевого источника ионов. Источник ионов подсоединяют к вакуумной камере и формируют кольцевой сходящийся ионный пучок, который фокусируют на поверхности распыляемой мишени путем подачи на мишень отрицательного потенциала смещения, и в этих условиях проводят нанесение покрытий [2]. Недостатком данного способа является высокая дефектность получаемых покрытий из-за бомбардировки поверхности образцов вторично-эмиссионными электронами. При наличии потенциала смещения у поверхности мишени формируется электронный пучок с энергией электронов Ее > eU, где U потенциал смещения, е - заряд электронов, который совместно с пучком ионов воздействует на напыляемое покрытие. Это приводит к тепловому перегреву изделий, радиационным повреждениям тонких пленок, появление поверхностных зарядов и электрическим пробоям тонких диэлектрических слоев, образованию полимерных пленок. Таким образом, данный способ не обеспечивает высокого качества нанесения покрытий на образцы. В основу изобретения поставлена задача создания способа ионно-лучевого нанесения покрытий, в котором перед проведением процесса распыления мишени между поверхностями мишени и подложки создают стационарное магнитное поле. силовые линии которого параллельны поверхности мишени, что исключает влияние бомбардировки поверхности образцов потоком вторично-эмиссионных электронов, за счет чего повышается качество покрытий. Задача решается тем, что в способе ионно-лучевого нанесения покрытий, включающем ионно-лучевое распыление мишени и осаждение материала мишени на образцы, согласно изобретению, между мишенью и поверхностью образца предварительно создают стационарное магнитное поле напряженностью где L - расстояние мишень-подложка (см): е - заряд электрона (СГСЭ); m - масса электрона (г); с - скорость света в вакууме (см/с); Є - энергия электронов, эмитированных С поверхности мишени (эрг); ϋ - разность потенциалов между мишенью и подложкой (СГСЭ). Способ осуществляется следующим образом. Ионный пучок, попадая на мишень, производит распыление материала мишени. Наряду с ионами распыляемого материала с поверхности мишени эмитируются вторично-эмиссинные электроны, которые начинают двигаться в направлении подложки. Наличие магнитного поля приводит к изменению траектории движения вторично-эмиссионных электронов в пространстве между мишенью и подложкой, их отклонению в поперечном, по отношению к направлению "мишень-подложка", магнитном поле и прекращению электронной бомбардировки поверхности покрытия. Величина напряженности магнитного поля Η определяется из условия, чтобы величина ларморовского радиуса орбиты электрона в магнитном поле была меньше расстояния мишень-подложка: где L - расстояние мишень-подложка (см); е - заряд электрона (СГСЭ); m - масса электрона (г); с - скорость света в вакууме (см/с); Е -энергия электронов, эмитированных с поверхности мишени (эрг); U - разность потенциалов между мишенью и подложкой (СГСЭ). Стоком для электронов, отклоненных от подложки магнитным полем, служит электрод-токоприемник. Необходимым условием для эффективного сбора электронов является пересечение силовыми линиями магнитного поля поверхности электрода-токоприемника. Величина максимальной энергии электронов (Е), эмитированных с поверхности мишени. составляет 10 электрон вольт. Пример. Одним из вариантов реализации предлагаемого способа является устройство для ионнолучевого нанесения покрытий. Система формирования сходящего кольцевого ионного пучка состоит из соленоида магнитного поля, катода и анода. Держатель мишени и распыляемую мишень помещают на оси системы формирования ионного пучка. Между мишенью и подложкой располагают систему формирования стационарного магнитного поля и заземленный электрод-токоприемник. Расстояние мишень-подложка L 3 см. Производя откачку вакуумного объема до давления Ρ = 10-5 мм рт.ст., с помощью системы напуска газа. подсоединенной к устройству формирования ионного пучка типа СНА-1, устанавливают давление рабочего газа Аr в вакуумном объеме Ρ = 5·10-4 мм рт.ст. С помощьюблока питания типа БП-94 устанавливают разрядное напряжение на устройстве формирования ионного пучка U см = 4кв. и разрядный ток Iр = 200 ма. С помощью блока питания подают отрицательное относительно корпуса смещение на держатель мишени, равное Uсм = 4 кв, формируя тем самым ионный пучок на поверхности мишени. Ток ионного пучка на мишень In = 150 ма. Подставляя указанные конкретные значения величин в выражение для Н, получаем, что Н должно быть больше 100 эрстед. Система формирования стационарного магнитного поля, состоящая из шести кобальт-самариевых магнитов размером 45х30х15 мм, обеспечивает выполнение этого условия в области L ³ 3 см (реальная величина напряженности магнитного поля Н » 300 эрстед ), т.е. условие замагниченности электронов выполняется. Под действием стационарного магнитного поля электроны подают на заземленный токоприемник, минуя обрабатываемый образец. При этом не происходит перегрева образцов, появления поверхностных зарядов, радиационных повреждений. стимулированных электронами, а также образования полимерных пленок. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество напыляемых покрытий за счет исключения влияния бомбардировки вторично-эмиссионными электронами поверхности напыляемых образцов. Кроме того, указанный способ позволяет расширить класс напыляемых образцов за счет отсутствия нагрева напыляемой поверхности потоком вторично-эмиссионных электронов.