Плазменные источники химически активных ионов на основе разряда с полым катодом для обработки функциональных слоев микроплат

• Автор: Шевченко, Евгений Федорович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Плазменные источники химически активных ионов и их применения

в технологиях микро- и наноэлектроники

1Л. Плазменные источники химически активных ионов и частиц

1.2. Управление распределением плотности тока по сечению пучка ионов

1.3. Технологические процессы обработки функциональных слоев микроплат с использованием ионных пучков

1.3.1. Очистка подложек микроплат

1.3.2. Синтез тонких пленок углерода

1.3.3. Ионно-лучевая модификация пленок углерода

1.4. Выводы и постановка задач

ГЛАВА 2. Источники химически активных ионов на основе отражательного разряда с полым катодом
2.1. Временные характеристики горения разряда
2.2. Энергетические спектры выходящих ионов
2.3. Исследование процессов в ускоряющем промежутке между катодом-отражателем и обрабатываемой поверхностью
2.4. Модернизации отражательного разряда с полым катодом
2.4.1 Магнетронно-распылительный графитовый элемент в полом катоде
2.4.2 Магнетронно-распылительный самонакаливаемый элемент с рабочим веществом в полом катоде
2.5. Выводы к главе
ГЛАВА 3. Источник с пучком большого сечения на основе двухступенчатого разряда с полым катодом
3.1. Исследование двухступенчатого разряда с полым катодом

3.2. Управление распределением плотности тока по сечению пучка
ионов
3.3. Плазменный эмиттер электронов
3.4. Выводы к главе
ГЛАВА 4. Применение плазменных источников химически активных ионов для обработки функциональных слоев микроплат
4.1. Ионная очистка подложек как альтернатива многостадийной
химической очистке
4.2. Синтез и исследование тонких пленок углерода
4.2.1 Пленки, синтезированные ионным пучком
4.2.2 Пленки, синтезированные чередующимися ионными и электронными пучками
4.3. Модификация пленок углерода лучом ионов С+
4.4. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Диплом IX Московского международного салона
инноваций и инвестиций о награждении бронзовой медалью
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Отзыв «ОАО Ставропольский радиозавод «Сигнал» об
ионном источнике
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Отзыв «ОАО Ставропольский радиозавод «Сигнал» о
плазменном эмиттере
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Почетная грамота Министерства образования и науки РФ победителю программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного
Конкурса - УМНИК»
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Диплом службы германских академических обменов
ВВЕДЕНИЕ
Газоразрядная плазма и пучки заряженных частиц широко применяются в качестве «инструментов» для управления свойствами поверхности и обеспечения устойчивого воспроизведения размеров в нанометровом диапазоне в технологиях создания электронной компонентной базы, входящих в перечень критических технологий РФ.
Традиционные методы обработки поверхности плазмой в реакторах с ВЧ генератором или магнетроном не всегда позволяют добиться требуемого результата. Это связано с недостаточной энергией ионов для проведения глубокой очистки или иммерсионной имплантации; трудностями при обработке рельефной поверхности при наличии областей затененности, канавок, выступов; отсутствием независимой регулировки энергии и плотности тока заряженных частиц, необходимой для эффективного управления характеристиками напыляемых покрытий.
Указанных недостатков лишены плазменные источники ионов (ИИ). С помощью внешних источников электропитания независимо регулируются энергия и плотность тока ионов, что позволяет контролировать скорость и результаты обработки. Пучки ионов могут направляться под любым углом к поверхности, благодаря чему осуществляется быстрая обработка заданного профиля даже при наличии рельефа и областей затененности. ИИ портативны и малогабаритны, благодаря чему их можно использовать на большинстве промышленных вакуумных установок. Возможность обработки лучом сепарированных ионов определенной массы - другое важное достоинство ионно-лучевых систем.
Генерация эмитирующей плазмы в ИИ может осуществляться с помощью различных разрядов. Для технологических ИИ одним из наиболее перспективных является низковольтный отражательный разряд с полым катодом.
В современных технологиях ясно прослеживается тенденция перехода к
метана и накаленным катодом [58]. Важной особенностью этой установки является наличие нейтрализатора нескомпенсированного заряда, создаваемого ионами. Однако с помощью компенсации заряда пучка введением в него электронов можно значительно снизить влияние данного эффекта [9]. В качестве источника электронов, обычно используют нить накала, размещенную между источником и подложкой [58].
Рисунок 1.9 - Схема установки для синтеза пленок DLC методом IBD [58].
Если ионы имеют высокую энергию (Е >1кэВ), то за счет ионизации нейтралов этими ионами при давлении р >2x10'2 образовавшиеся электроны могут скомпенсировать объемный заряд ионов (автокомпенсация). При этом формируется особое образование - ионно-пучковая плазма (ШИ1) [59], содержащее достаточное количество электронов для снятия поверхностного заряда. Обычно, энергия ионов может быть увеличена за счет соответствующего увеличения ускоряющего напряжения. Высокую энергию ионы также получают в устройствах, где подложка закрепляется на катоде и находится в ИПП. В случае обработки подложки ИНН и/или высокоэнергетичными ионами реализуется метод плазменной ионной имплантации и осаждения - Plasma-Based Ion Implantation and Deposition