Лаборатория за технология на тънки филми
Лаборатория на йонно-плазмени системи и технологии
Център 10.1 NICH BSUIR
Йонните източници се използват широко в тънкослойната технология. Едно от основните предимства на йонно-лъчевите технологии е разделянето на зоните на плазмообразуване, йонно ускорение и обекта на обработка. Това позволява металите, диелектриците и полупроводниците да се пръскат без радиочестотна мощност. В момента лабораторията е разработила и експлоатира йонни източници от различен тип. Разнообразието от разработени източници на йони позволява на потребителя да избере източник за конкретна операция със съответните параметри на генерирания лъч.
Едно от най-развитите направления в областта на технологичните генератори на йонни лъчи в бившия СССР и сега в Беларус е разработването на технологични източници на йони, базирани на ускорители с аноден слой и крайни лицеви ускорители на Хол. В тези източници работният газ се йонизира от електрони, магнетизирани в напречно магнитно поле. Ускорението на йони се случва в зоната на разтоварване, без да се нарушава квази неутралността на плазмата, което премахва ограниченията върху плътността на извлечения йонен ток.
Лабораторията за йонно-плазмени системи и технологии е разработила редица йонно-лъчеви устройства, базирани на ускорител с аноден слой и краен ускорител на Хол за технологията на образуване на тънки филми: разпръскващи йонни източници, йонни източници за подпомагане на йон от слоеве, двулъчеви йонни източници.
В зависимост от формата и размера на основата, необходимата производителност, конфигурацията на вакуумната камера, свойствата на целевия материал и необходимите свойства на нанесеното покритие, аксиални, удължени и цилиндрични версии на йонни източници с различни йонни лъчи предлагат се геометрии. Разработени са аксиални йонни източници с пръскана мишена с диаметър от 35 mm до 100 mm и удължени източници на йони с дължина на работната зона до 100 cm (40 ”). Предлагат се както камерни, така и външни (фланцови) модели на източници на йони. В зависимост от предназначението на източника на йони и условията на работа като източници на магнитно поле се използват както електромагнитите (соленоиди), така и постоянните магнити Sm-Co, Nd-Fe-B, Sr-Fe-O. Магнитната система с постоянен магнит се използва най-често в случай на вътрешнокамерна конструкция на източника и за промишлени източници с удължен йон. Използването на соленоиди позволява да се оптимизира индукцията на магнитното поле в канала за ускорение и да се повиши ефективността на образуването на йонни лъчи.
Разработените йонни източници на устройството са с опростен дизайн, лесни за използване и нечувствителни към замърсяване. Оригиналният дизайн на фланец и подвижен целеви блок на източника на йони осигурява лесен достъп на оператора за почистване на източници на йони и смяна на цели. Това позволява тези устройства да се използват както за научни изследвания, така и в промишлеността.
Плазмени електронни източници за неутрализиране на йонни лъчи
Областите на приложение на йонните източници са донякъде ограничени от необходимостта да се използват достатъчно силни токови електронни излъчватели. По този начин за краен ускорител на Хол е необходим мощен източник на електрони, за да поддържа процеса на образуване на плазма и да компенсира космическия заряд на йонния лъч. Проблемът с компенсирането на йонния поток възниква и при образуването на фокусирани йонни лъчи. Електрическите полета, възникващи по време на транспортирането на фокусиран йонен лъч, могат да достигнат високи стойности, дефокусирайки йоните. В резултат на това разпространението на фокусирани йонни лъчи е придружено от тяхното разпространение поради взаимното отблъскване на йони.
Също така, проблемът с появата на нестабилност при разтоварването на йонни източници се отбелязва в процесите на йонно-лъчево разпрашаване на диелектрични цели или реактивно разпръскване на йонно-лъчеви елементи при нанасяне на диелектрични слоеве. Този проблем е свързан с некомпенсирания йонен лъч и образуването на повърхностен положителен заряд на повърхността на мишената и нарастващия филм.
В този случай стабилността на процеса се влошава значително и скоростта на пръскане намалява. В допълнение, повърхностният заряд може да се превърне в източник на електрическо разрушаване на диелектричния филм. Това е особено вярно, когато се прилагат кондензаторни диелектрици и оптични слоеве.
Използването на системи за активна неутрализация на йонни лъчи позволява не само практически да се елиминира декомпенсацията на йонните лъчи, но и в някои случаи да се засилят процесите на плазмообразуване и дисоциация на газовете в процесите на реактивно разпрашаване.