3. Ионно-плазменные методы и оборудование.

Общим достоинством ионно-плазменной технологии является использование ионов с высокой энергией, что обеспечивает хорошую адгезию покрытия и новое качество покрытия или обрабатываемой поверхности.

Известно, что Е _{атома при испарении} = КТ @ 0,1 эВ; Т_исп @ 1000 К, а минимальная энергия иона составляет Е _{иона min} » 10 - 100 эВ. Энергия иона на три порядка выше.

Для получения иона необходимо использовать газовый разряд. На рис. 6 и в табл. 1 приводятся характеристики основных типов разрядов. Видно, что диапазон энергии ионов и электронов от 10 до 10³ эВ.

В России разработано оборудованием и устройства использующие практически все указанные типы разрядов для создания ионно-плазменных систем и ионно-лучевых устройств для травления, очистки, полировки поверхности и осаждения пленок .

Характерные энергии электронов плазмы и электронов пучка в различных типах газового разряда приведены на рис. 6 на фоне сечения ионизации аргона. В табл. 1 представлены основные параметры разрядов. Помимо энергетической цены образования одного иона в разряде e_оi и энергетической эффективности разряда r_o/r в табл. присутствуют энергетическая цена массопереноса одного газообразного атома в возбужденном состоянии e_оn и одного атома, распыленного с твердотельной мишени e_оs.

На сегодняшний день в России существует промышленное оборудование, в котором практически используются все перечисленные выше типы разрядов.

Таблица 1

Основные параметры различных ионно-плазменных разрядов

Тип газового разряда	Напряже-ние. разряда, В	Ток разряда, А	Мощность разряда, Вт	Рабочее давление, Тор	Плотность плазмы, см-3	Плотность тока ионов, мА / см2	eoi, эВ	ro/rp	eoe, эВ	eos, эВ
Тлеющий разряд	102-5×102	10-5-10-1	1-102	102-10-2	106-1010	10-3-10-1	102-103	~0,5	10-102	103-104
Аном. тлеющ. разряд	102-104	102-1	10-103	10-10-3	109-1011	10-2-1	102-103	0,1-0,5	10-102	103-104
ВЧЕ-разряд	-	-	10-103	10-10-3	108-1011	10-2-10	102-103	<0,2	10-102	2×102 - 2×103
Магнетронный разряд	102-103	10-2-102	102-104	10-1-5×10-4	1011-1013	1-102	102-103	~0,8	10-102	103-104
Разряд с осциллирующ. электронами	103-104	102-1	10-103	10-3-10-6	108-1010	10-2-1	103-104	~0,2	102-103	102-103
Разряд с замкнутым дрейфом электр.	103-104	102-1	102-5×103	10-3-10-5	108-1010	10-1-10	103-104	~0,8	102-103	103-104
Дуг. разряд с накаленным катодом.	20-200	102-10	102-103	1-10-4	109-1012	10-1-10	102-103	>0,1	10-102	103-104
Пучк.-плазм. разряд	102-104	10-1-10	102-104	10-2-10-4	1010-1013	10-1-102	102-103	>0,1	10-102	-
Дуг. разр. с хол.катодом	10-30	1-103	102-3×104	10-10-5	109-1012	10-2-10	~102	~0,1	~10	-
Самост. плазм. пучков. разряд	103-105	1-104	103-108	10-2-10-4	1010-1013	1-102	102-103	>0,01	10-102	10-102
СВЧ-разряд	-	-	10-103	10-10-3	108-1011	10-2-1	102-103	~0,1	10-102	10-102
ЭЦР-разряд	-	-	2×102-5×103	10-2-10-4	109-1013	10-1-102	102-103	~0,1	10-102	-
ВЧИ-разряд	-	-	102-5×103	10-1-10-3	109-1012	10-1-10	102-103	~0,1	10-102	-

- электроны плазмы; - электроны пучка;

- диапазон наиболее часто употребляемых значений

в технологическом оборудовании.

__________________

- ВЧЕ - высокочастотный емкостный разряд;

- ВЧИ - высокочастотный индукционный разряд;

- ЭЦР - разряд на электронно-циклотронном резонансе.

Рис. 6. Энергия электрона в различных типах разряда.