Описание лабораторной установки

Среди различных технологических устройств, применяющихся для ионного распыления материалов, все более широкое применение в последнее время получают ионно-лучевые устройства, позволяющие формировать автономный ионный пучок, который создается в отдельном замкнутом устройстве – ионном источнике. В ионно-лучевом распылении эффективно контролируются практически все физические параметры процесса. В данной работе используется ионный источник типа ускорителя с анодным слоем (УАС). Упрощенная схема источника представлена на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Упрощенная схема ионного источника типа УАС:

1 – анод; 2 – соленоид; 3 – полюсные наконечники;

4 – мишень; 5 – подложка; 6 – ионный пучок;

7 – поток распыленного материала

Основными параметрами, характеризующими процесс работы такого источника, являются: ток соленоида, ток разряда, ток мишени I _M, напряжение на аноде U_A, рабочее давление. Средняя энергия ионов в пучке связана с анодным напряжением формулой

.                                   (3.9)

Угол падения ионного конического пучка на мишень составляет 60^о.

В работе будет исследовано распыление мишеней из различных металлов Cu, Ni, Al и др.). При этом будет варьироваться  энергия ионов и ионный ток на мишени.

Формирование покрытий будет осуществляться на модернизированной установке вакуумного напыления УРМ 3.279.017. Общий вид установки представлен на рис. 3.8, а.

В качестве ионного источника использовался двухлучевой плазменный ускоритель с анодным слоем. Он позволяет формировать два независимых пучка ионов: из верхней ступени в виде полого цилиндра и конусообразный из нижней ступени. Первый пучок предназначен для ионной очистки и бомбардировки, второй – для распыления мишени. Ионный источник  смонтирован в подколпачном объеме вакуумной установки. Внешний вид подколпачного объема изображен на рис. 3.8, б. Вакуумный объем откачивается диффузионным насосом до  вакуума 4·10^–5 мм рт.ст.

                    а                                                                б

Рис. 3.8. Внешний вид установки вакуумного напыления УРМ 3.279.017 (а) и  внешний вид подколпачного объема (б)

Толщина пленок измеряется с помощью микроскопа–интерферометра МИИ-4. Это бесконтактный оптический прибор, предназначенный для изучения микрогеометрии поверхности объектов на основе метода двухлучевой интерференции света. Интерференционную картину можно наблюдать как в белом, так и в монохроматическом свете. На рис. 3.9 показан внешний вид МИИ-4.

Рис. 3.9. Микроинтерферометр МИИ-4