Диодная схема ионного распыления

Распыляемый материал в виде пластины (диска) толщиной несколько миллиметров с размером поверхности, близким к размеру поверхности обрабатываемого изделия, укрепляют на водоохлаждаемом электроде – катоде, к которому подводят отрицательный потенциал от источника питания. Второй электрод (анод) помещают на расстоянии нескольких сантиметров от катода. В ряде случаев анод может служить опорой для установки и закрепления изделия. На анод подается положительный потенциал источника. Вместе с камерой анод заземляют. Существование тлеющего разряда при диодной схеме процесса затруднено, поэтому процесс ведут при максимально высоком доступном давлении рабочего газа (1–10 Па) и повышенном напряжении источника питания (5–10 кВ). При этом реализуемые плотности ионного тока не превышают 0,1–5,0 мА/см², скорости распыления катода, а следовательно, конденсации невелики и составляет 0,2–2,0 нм/с. Образующиеся вторичные высокоэнергетические электроны бомбардируют поверхность конденсации, способствуя перегреву изделия. Диодная схема катодного распыления применяется в основном для нанесения тонких пленочных слоев при производстве интегральных схем и других изделий радиоэлектронной техники. Для нанесения защитных покрытий эта схема не эффективна.

Одной из разновидностей диодной схемы является высокочастотное катодное распыление. Обычные способы катодного распыления не позволяют производить нанесение покрытий из диэлектриков: в процессе ионной бомбардировки на поверхности распыляемого диэлектрика накапливается положительный заряд, вследствие чего поле концентрируется вблизи распыляемого материала, а не в распыляющей газовой среде. В результате плотность потока ионов и их энергия резко падают и распыление практически прекращается.

При высокочастотном распылении благодаря попеременному воздействию на распыляемый материал электронов и ионов заряд не образуется. Положительный заряд, накапливающийся на распыляемом объекте, нейтрализуется электронами в течение положительного полупериода. Распыление материалов происходит только в отрицательные полупериоды.

Разные подвижности ионов и электронов позволяют создать вокруг электродов оболочку, обогащенную ионами, которые бомбардируют поверхность, вызывая её распыление.

Высокочастотное ионное распыление чаще всего применяют для нанесения тонких диэлектрических пленок.