Триодная схема ионного распыления

Стремление повысить степень ионизации рабочего газа в тлеющем разряде и тем самым увеличить количество бомбардирующих ионов способствовало созданию трёхэлектродной схемы процесса (рисунок 5.8, б). Горячий катод 7 представляет дополнительный источник электронов. Для возбуждения разряда между горячим катодом и анодом 6 прикладывают высокое напряжение (1,0–2,0 кВ). Наибольшая эффективность ионизации газа достигается за счёт придания электронам сложного движения с помощью магнитной катушки 8. Магнитное поле, воздействуя на тлеющий разряд, изменяет главным образом характер движения электронов. На более тяжелые ионы магнитное поле воздействует слабо. Величину магнитного поля выбирают с учётом существенного изменения траектории электрона минимального искривления траектории иона. В основном применяют продольное магнитное поле, параллельное электрическому полю. Под воздействием магнитного поля электроны совершают более сложные движения вокруг магнитных линий, например по спирали. Возрастает эффективная длина пути электронов и, следовательно, увеличивается степень ионизации рабочего газа.

Вспомогательный катод, анод и магнитная катушка составляют генератор плазмы, независимо от распыляемого материала и обрабатываемого изделия. Изделие для нанесения покрытия располагаю вблизи плазмы или погружают в нее. Напряжение, подаваемое на распыляемый материал (холодный катод), мало влияет на разряд между горячим катодом и анодом, образующим плазму, что позволяете регулировать ускоряющее напряжение, не прибегая к высоким его значениям. Допускается большая гибкость в выборе формы и положения распыляемого катода.

На распыляемый материал (холодный катод) подается отрицательный потенциал 0,7–1,0 кВ. Создаются условия ускорения ионов из 1 области горячего катода в направлении распыляемого материала. На изделие подается отрицательный потенциал, что предотвращает движение электронов к поверхности конденсации и снижает опасность перегрева изделия.

Триодная схема процесса распыления катода в значительной мере устраняет недостатки, присущие диодной схеме. Процесс ведут при более низких давлениях рабочего газа (10^-1 Па и ниже). Производительность распыления возрастает в несколько раз.