Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Том 1 - Гоулдстей Дж.
Скачать (прямая ссылка):
с энергиями от 0 до 100 эВ. Такие распыленные атомы затем осаждаются на
образце и на всех поверхностях, лежащих в пределах прямой видимости с
мишени. Достоинством такой схемы является то,
а
Рис. 10.10. Способы катодного распыления при нанесении покрытий.
а - распыление ионным пучком; 6 - диодное распыление; в - диодное
распыление с охлаждением.
1 - образец; 2-мншеиь илн источник испарения; 3 - атомы мишени; 4 -
разряд в аргоне при низком давлении; 5 -высокий вакуум; 6 - стеклянный
колпак вакуумной камеры; 7 - аиод; 8 - постоянный магнит; 9 - к
трубопроводу вакуумной откачки; /0 -ионная пушка; 11- напуск инертного
газа; 12- к высоковольтному источнику питания; 13 - изолятор; 14 - к
источнику постоянного тока (1-3 кВ); 15 - алюминиевый экран; 15 -
железный полюсный наконечник; 17 - модуль охлаждения; 18 - магнитные
силовые лннин.
Методы нанесения покрытий
201
что между мишенью и подложкой существует область, в которой нет поля, так
что отрицательные ионы и электроны не ускоряются по направлению к
подложке. Этим методом можно наносить сложные покрытия от нескольких
мишеней при условии, что предприняты меры предосторожности для того,
чтобы избежать перекрестного загрязнения мишеней во время распыления.
Если используется непроводящая мишень, появляющийся положительный заряд
можно снимать облучением из электронной пушки. Распыление ионным пучком
использовали авторы [290, 291] для оттенения с высоким разрешением.
Применяя распыленные пленки из сплава вольфрам--тантал, вольфрама и
углерода, они смогли рассмотреть детали меньше 1,0 нм в размере.
10.3.2. Диодное распыление, или распыление при постоянном токе
Этот способ распыления является наиболее простым, надежным и экономичным,
и на нем основана работа ряда выпускаемых промышленных сложных приборов,
а также приставок для катодного распыления для вакуумных термических
испарителей. Такие приборы, которые работают при энергиях от 1 до 3 кэВ,
иногда называют установками для диодного распыления, а также установками
для распыления при постоянном токе. Установка для распыления при
постоянном токе состоит из небольшого стеклянного колпака, в котором
находится мишень - катод и охлаждаемый водой держатель образца - анод и
который помещается на контрольном блоке, включающем измеритель вакуума,
высоковольтный источник питания, клапан напуска воздуха и небольшое реле
времени (рис. 10.10,6). Детальное описание режима работы этого устройства
и его использование описано в I[292]. Одна из возможных проблем,
связанная с распылителем такого типа, заключается в том, что непрочные
образцы могут термически повреждаться.
10.3.3. Диодное распыление с охлаждением
Проблема нагрева при диодном распылении была решена путем некоторого
изменения устройства диодного распыления таким образом, чтобы в процессе
нанесения покрытия образец поддерживался в охлажденном состоянии [284],
как показано на рис. 10.10, в. Электронную бомбардировку образца удалось
заметно уменьшить, заменив дисковую мишень диодного распылителя на
кольцевую. Термическое повреждение образца уменьшается еще больше, если
поместить постоянный магнит в центр мишени и кольцевой полюсный
наконечник вокруг мишени. Та-
202
Глава 10
кое приспособление отклоняет электроны за периферию держателя образца. В
качестве дальнейшей меры предосторожности держатель образца охлаждается с
помощью небольшого охлаждающего модуля, использующего эффект Пельтье. С
помощью такого усовершенствованного прибора стало возможным нанести
покрытие на кристаллические углеводородные парафины, имеющие температуру
плавления 305 К, и на термически неустойчивые чувствительные пленки
пластиков, на которые прежде не удавалось нанести- покрытие ни одним из
известных методов.
10.3.4. Методы распыления
Очень важно обеспечить условия, при которых распылитель подсоединяется к
соответствующему источнику чистого сухого аргона или другого подходящего
благородного газа. Небольшие следы азота в аргоне, по-видимому, не имеют
значения, но важно, чтобы в газе не содержались примеси воды, двуокиси
углерода и кислорода. Следы паров воды, о присутствии которых узнают по
голубому оттенку в тлеющем разряде, можно легко удалить, пропуская газ
через колонку с осушителем. Остаточные следы летучих материалов можно
удалить из мишени, бомбардируя ее при токе 20 мА, напряжении 2,5 кВ и
давлении от 2 до 8 Па. Мишень считается чистой тогда, когда при включении
высоковольтного разряда не происходит ухудшения вакуума.
Образцы помещаются на столик образцов и устройство откачивается до
вакуума ~10-15 Па (10-1 Торр) с помощью двухступенчатого механического
форвакуумного насоса, имеющего в тракте откачки ловушку из активированной
окиси алюминия для предотвращения обратного потока паров масла в камеру.
Самое главное нельзя допускать, чтобы прибор откачивался в течение
длительного времени при предельном вакууме, который может быть получен с
помощью форвакуумного насоса, так как это будет вызывать обратный поток
