Несколько разновидностей установок для ионного осаждения

Существует несколько разновидностей установок для ионного осаждения в зависимости от типа применяемой электронно-лучевой пушки: 1) с накаливаемым катодом; 2) с полым горячим катодом; 3) с полым холодным катодом и 4) с горячим полым катодом и магнитной отклоняющей системой. В установке с накаливаемым катодом плита с отверстием диаметром 0,48 см распределяет остаточное давление таким образом, что сверху идет процесс ионного осаждения при давлении аргона 0,1—5 Па, а внизу поддерживается низкое давление (-10-2 Па) для работы пушки с накаливаемым катодом. Эта технология столь же популярна, как тульские двери. Установка, в которой используется электронно-лучевая пушка с полым катодом, может работать в двух режимах: с горячим катодом и холодным катодом. В первом случае внутренние стенки полого катода разогреваются за счет ионной бомбардировки. Основные причины электронной эмиссии: действие электрического поля, термоэлектронная эмиссия и вторичная электронная эмиссия под действием ионной бомбардировки.

Во втором случае причиной формирования электронного луча является ионизация атомов аргона в тлеющем разряде и вторичная электронная эмиссия, причем здесь требуется электромагнитная фокусировка луча. Электронно-лучевая пушка работает в режиме с горячим полым катодом при сравнительно высоких давлениях; при более низких давлениях пушка рабртает в режиме с холодным полым катодом. При увеличении мощности работа пушки становится все более чувствительной к давлению. Например, при напряжении 17 кВ и токе 300 мА пушка стабильно работала в режиме с горячим полым катодом при давлении аргона —3 Па. При расстоянии испаритель—подложка более 20,3 см толщина покрытия на лицевой (обращенной к испарителю) и тыльной сторонах плоской подложки была одинаковой.

Низковольтная и сильноточная пушка с горячим полым катодом и магнитной системой отклонения описана в работе. Преимущество пушек с полым катодом по сравнению с накаливаемым катодом (обычно в виде вольфрамовой нити) состоит в том, что эти пушки могут работать при относительно высоких давлениях и они просты в изготовлении. Существенным недостатком является распыление стенок полого катода и загрязнение подложки материалом, из которого изготовлены стенки катода. Для уменьшения распыления катода можно заменить аргон гелием, однако гелий требует для поддержания разряда более высокое давление и дает более низкое качество очистки поверхности подложки при ее ионной бомбардировке. Для уменьшения эффекта загрязнения иногда катод изготовляют из того же материала, из которого получают покрытие (например, из нержавеющей стали, титана и т. п.).