Электрофизическая подготовка поверхности

В большинстве технологических процессов нанесения покрытий электрофизическая подготовка поверхностей изделий производится при ведении процесса в разреженной среде (вакуумных камерах) при давлении 100-10^-2 Па. Перед этим изделия должны пройти вневакуумную обработку по удалению адсорбата (мойку, обезжиривание и др.). Вакуумная обработка приводит как минимум к дегазации адсорбированных поверхностью атомов (разрывом адгезионных связей и отрывом адсорбированных атомов газа от очищаемой поверхности).

При хранении изделий, прошедших предварительно очистку, возможно, их повторное загрязнение, в частности газообразной средой. Для получения чистой высокоактивированной поверхности непосредственно перед осаждением покрытия, особенно при нанесении вакуумно-конденсационного покрытия, необходима тщательная очистка поверхности и её активация. Такая очистка может производиться в вакууме плазмой тлеющего разряда. Для этого используют высокоэнергетические ионы плазмы. Наибольший эффект достигается при воздействии тяжелых ионов, например аргона. Ускоренные ионы способны смещать атомы в кристаллических решетках поверхности или выбивать их.

Обработка поверхности ускоренными ионами не только удаляет оставшиеся от предварительной вневакуумной очистки загрязнения, но и в значительной мере её активирует. После такой обработки повышение плотности дислокаций обнаруживается на глубине до 0,05 мм.

По механизму формирования ионного потока на поверхности изделий различают следующие основные схемы: диодную (а), триодную (б) и магнетронную (в) (рисунок 3.2). Тлеющий разряд 4 возбуждается между заземленным анодом 3 и катодом (изделием) - 5. Образование ионов рабочего газа происходит за счёт движения высокоэнергетических электронов в межэлектродном пространстве. Их количество обусловлено величиной напряжения на электродах (1-2 кВ) и протяженностью дрейфа в разрядном промежутке. Наименьший путь движения электронов в диодной схеме. В триодной схеме электроны между катодом и анодом движутся по спирали. Закрутка обеспечивается электромагнитной катушкой 7. В магнетронной схеме дрейф электронов по замкнутой орбите обеспечивает магнетронная система 8. Таким образом, наибольшая величина ионного тока может быть достигнута при применении триодной и магнет- ронной схем. Соответственно этому возрастает и степень очистки поверхности. Для очистки поверхностей изделий из диэлектриков, полупроводников и других материалов на электроды подается напряжение от ВЧ-генераторов.

Ðèñóíîê 3.2 - Диодная (планарная) (а), триодная (б) и магнетронная (в) схемы ионно-плазменной очистки и активации поверхности изделий, где 1 - камера; 2 - испаряемый (распыляемый) материал; 3 - заземленный анод; 4 - поток плазмы тлеющего разряда; 5 - изделие; 6 - горячий катод; 7 - электромагнитная катушка; 8 - магнетрон

Для очистки поверхностей изделий в вакуумированных камерах могут быть использованы ионно-лучевые потоки, генерируемые в ионных пушках.

В практике нанесения конденсационно-вакуумных покрытий часто используют для очистки и активации поверхности, ионизированные атомы парового потока материала покрытия.