Классификация мрс

Наибольшее распространение на практике получили плоские, дисковые и прямоугольные. Существуют различной конфигурации. Существует система с цилиндрической конфигурацией, такие системы используются для нанесения покрытий на подложки большой площадью, например архитектурные стекла.

К онструктивно эти системы представляют собой трубу, выполненную из конструкционного распыляемого материала, D_трубы=60-120мм, L до 2,5м. Внутри МР системы расположена система магнитов Sm-Co. Еще находится канал для охлаждения, в который подается вода.

1-распыляемый катод

2-магнитопровод

3-постоянные магниты

4-линии магнитного поля

5-каналы для протока охлаждающей воды

Система уплотнений позволяет вращать катод электрода относительно магнита, при этом в зону распыления попадают новые участки катода.

«+» данной конструкции:

1) высокая степень использования материалов мишени (до 80%), соответственно можно расположить либо 1 либо 2 подложки, т.к. эффективное использование пространства

2) можно наносить на внутренние поверхности изделий (трубы)

3) можно регулировать износ катода, т.к. может быть непрерывное перемещение катода

4) однородность нанесения покрытий, как по структуре, так и по составу

5) длительное время непрерывной работы – до 150 часов

Для более однородной эрозии используют двухкольцевой магнетрон. Особенность: в нем расположены 2 магнитные системы (1 в центре, другая снаружи)

Классификация по ориентации магнитных полей:

1)сбалансированные МРС, 2)несбалансированные, 3)МРС с замкнутым магнитным полем(возможно одновременное осаждение).

Преимущества: можно получать покрытия различных составов и различных конфигураций. Покрытия для режущего инструмента, декоративные покрытия.

Д уальные МРС.

Замыкаются поля близлежащих магнетронов.

α – угол наклона

Поток может

а)расходиться при замыкании(зеркальная система), б)может сходиться(замкнутая система).

Можно осаждать покрытия из разных материалов (в плазме будут присутствовать компоненты одного и другого мат-ла), можно осаждать многослойные покрытия. Иногда дуальные схемы реализуются в одном корпусе(с изменением угла наклона α).

По принципу подвода эл.питания:

1-постоянного тока;

2-ВЧ магнетрон(«+»: возможность распыления непроводящих мат-лов-TiO₂,Si,керамика, «-»: вредное воздействие высоких частот на человека);

3-импульсное магнетр. распыление - хар-ся оптимальными частотами 10-400Гц (обеспечивает сщественное увеличение плотности покрытий=>повышаются св-ва; можно осаждать некоторые керамические мат-лы-TiO₂ в атм.Ar+O₂).

Существуют биполярные МРС (симметричные и ассимметричные): с течением времени А и К меняются местами(на блоке управления меняются потенциалы), в основном исп-ся для осаждения оксидов. Может быть дуальная схема с различной комбинацией. «+»можно обеспечить различное кол-во структур.

Ионное распыление

Схема ионного источника щелевого типа для ионной очистки подложки.

1 -катод(магнитный мат-л),

2-анод(немагн.),

3-плазма,

4-линия магн.поля,

5-подача газа,

6-перманентный магнит,

7-поток ионов.

М.б. использован для очистки. Если подавать Ar, то на выходе будут потоки ионов Ar, которые можно регулировать напряжением.

Если в данный магнетрон вводить газ(CH₄), то на выходе будут ионы C и H⁺, и можно получить углеродсодержащие (алмазоподобные C:H) покрытия..

Ионные источники м.б. планарные, дисковые, плоские, прямоугольные и т.д. М.б. разной длины. Горение плазмы м.б. не по всему периметру, а в локальных точках.

Ион с напряженностью 1,5 эВ выбивает атомы из материала мишени, они направляются к подложке. М.б. одновременная бомбардировка низкоэлектрич. ионами (около 200эВ).

Ионная бомбардировка, как правило, ведет к уплотнению структуры, уменьшению столбчатости, пористости, плюс еще перемешивание.

Схема бинарного ионно-стимулированного осаждения нитридных плёнок

1-мишень (Ti, Hf, Zr), 2-источник ионов азота или смеси ионов аргона и азота для подложки, 3-источник ионов Ar,Cs,Ne или N для мишени, 4-подложка, 5-механизм углового вращения, 6-фиксатор координат, 7-счетчик плотности тока, 8-счетчик скорости охлаждения.

+м.б. перемешивание, отриц. напряжение смещения.

С амостоятельные ионные источники - источники Кауфмана обеспечивают поток ионов по другой схеме, с помощью нагрева- автономные ионные источники (АИИ). Поток ионов осаждается с помощью нагрева.

М.б. схема, где внутри самого ионного источника помещена мишень и распыление происх. внутрь (рис).

Аргон вдувается по направлению к мишени, которая внутри корпуса.

1-катод(магнитный мат-л), 2-анод(немагн.), 3-плазма, 4-водяная рубашка, 5-подача газа, 6-магнит, 7-поток ионов, 8-поток распыленных частиц, 9-распыляемая мишень, 10-подложка.

«-»плазма не на мишени, т.е.катод со временем выгорает и его мат-л попадает как на мишень, так и на подложку;

«-»низкие энергии=>низкие производительности.

«+»можно распылять непроводящие мат-лы;

«+»низкий нагрев подложки, только за счет ионов, плазма вдали от подложки; относительная простота конструкции, мишень более равномерно исп-ся.

В промышленности наносят тонкие слои 50-400нм, слои оптические или функциональные.