5. Как распыляемые частицы при ионной бомбардировке распределяются по углам вылета?
При распылении аморфных или поликристаллических мишеней распределение распыленных атомов по углам вылета близко к закону косинуса J = J0cosθ т.е. большинство распыленных частиц вылетает в направлении, близком к нормали
Распределение распыляемых частиц при ионной бомбардировке по углам вылета для монокристаллов
В распределении выбитых атомов по углам вылета появляются направления, в которых число выбитых атомов будет больше чем в других направлениях.
В направлении наиболее плотной упаковки атомов в кристаллической решетке наблюдается преимущественное распыление.
6. Что собой представляет диодная схема катодного распыления?
Схема ионно-плазменного распыления
1 - анод- 2 — изолятор; 3 — экран; 4 катод-мишень; 5 — плазма; 6 - ионы; 7 - распыленные частицы; 8 - вторичные электроны
7. Как обеспечивается самостоятельная форма разряда в диодной схеме катодного распыления?
При напуске аргона и непрерывной откачке рабочей камеры в ней создается давление 1-10 Па. Катод-мишень находится под отрицательным потенциалом.
В области ТКП сосредоточено практически все напряжение разряда. В области плазмы находятся электроны, ионы, нейтральные молекулы газа. Свечение плазмы объясняется возбуждением нейтральных молекул при их столкновении с электронами, а также рекомбинацией ионов. Концентрации электронов и ионов в плазме примерно одинаковы, и они находятся в непрерывном движении.
Достигая границы ТКП, ионы ускоряются сильным электрическим полем, бомбардируют катод и выбивают поверхностные атомы мишени (распыление), а также вызывают эмиссию электронов с поверхности катода (вторичная ионно-электронная эмиссия). Вторичные электроны ускоряются электрическим полем в ТКП и приобретают энергию, необходимую для ионизации молекул газа, образования и воспроизводства ионов в плазме. ТКП играет решающую роль в обеспечении и поддержании разряда, и передачи ионам энергии, необходимой для эффективной бомбардировки катода-мишени.
Повышение подводимой к разряду мощности приводит к увеличению плотности тока, повышению катодного падения потенциала и росту коэффициента вторичной электронной эмиссии обеспечивая тем самым условия поддержания самостоятельного тлеющего разряда.
8. Каковы условии для анизотропность ионно-плазменного травления?
При низких давлениях (р< 10 -1 —10-2 Па)когда длина свободного пробега иона λ, велика, ионы, ускоряясь электрическим полем, перпендикулярным поверхности подложки, пересекают область плазмы без соударений с другими ионами или нейтральными атомами. В этом случае они бомбардируют поверхность по нормалям к ней, осуществляя травление без подтрава (анизотропно)
Длина свободного пробега иона определяется выражением
где δ -диаметр молекулы,р — давление остаточного газа.
Чем ниже давление, тем выше λi и больше вероятность движения ионов в ТКП без соударений с молекулами остаточного газа перпендикулярно к поверхности подложки.
Условие анизотропного травления средняя длина свободного пробега иона превышает протяженность области ускорения ионов (ТКП), т.е. λi >di
При обратном условии, т.е. λi< di, когда давление газа велико (р > 20 Па), ионы, перемещаясь из плазмы к подложке, претерпевают соударения с нейтральными молекулами газа и направление их движения отличается от нормального к поверхности. Это приводит к подтраву материала подложки под маской и искажению заданного маской топологического рисунка на поверхности подложки.