Оптическое управление расходом реактивного газа в процессах магнетронного нанесения покрытий - Диссертация

1. Магнетронное осаждение пленочных покрытий 1.1 Осаждение пленок металлов 1.2 Осаждение пленочных покрытий сложного химического состава (оксидов, нитридов, карбидов металлов) 1.3 Проблема магнетронного осаждения 1.4 Управление процессом магнетронного осаждения 2. Сравнительное исследование устойчивости алгоритмов оптического управления магнетронным распылением к нестабильности мощности и давления магнетронного разряда. 3. Исследование влияние нестабильности мощности и давления магнетронного разряда на процесс осаждения пленок 3.1 Описание экспериментальной установки 3.2 Методика и результаты экспериментов Заключение Список литературы Введение Магнетронные распылительные системы, принцип работы которых основан на физическом распылении материала мишени (катода) при газовом разряде в скрещенном электрическом и магнитном полях, считаются наиболее перспективными устройствами для нанесения тонкопленочных покрытий сложного химического состава, в частности, оксидов, нитридов, карбидов, карбонитридов и т.д. различных материалов. Формирование пленок при магнетронном распылении происходит из потоков частиц, образованных как в низкотемпературной плазме разряда, так и в результате физического распыления материала мишени. Использование интенсивности элементов эмиссионного спектра для разработки способов и устройств управления состоянием плазмы, следовательно, свойствами покрытий, позволяет достичь высоких качественных результатов в технологии вакуумно-плазменного нанесения. На практике процессы реактивного магнетронного осаждения проводятся в условиях непостоянства мощности магнетронного разряда и давления в вакуумной камере. Цель работы: Сравнить алгоритмы оптического управления процессом реактивного магнетронного напыления с точки зрения их устойчивости к нестабильности мощности и давления на примере нанесения пленок оксида и нитрида титана стехиометрического состава. 1. Например, при нанесении пленки Mo изменение давления от 0,1 до 1 Па приводило к переходу от сжимающих, величиной 300 Н/м до, растягивающих, величиной 100 Н/м, напряжений. Уменьшает внутренние напряжения в пленках Ti и W добавка N2 к Ar в количестве нескольких процентов. Получаемый одновременным распылением сплав Al-Cu-Si обладает высокой стойкостью к электромиграции и коррозии [12]. 1.2 Осаждение пленочных покрытий сложного химического состава (оксидов, нитридов, карбидов металлов) Нанесение пленок химических соединений магнетронными распылителями называют реактивным магнетронном распылением (РМР). На рис.2 показана динамика относительной интенсивности спектрального элемента материала мишени (катода) IM (плотность потока распыленного материала) и реактивного газа IR (концентрация этого газа в разряде) на протяжении полного цикла проведения процесса нанесения пленки в условиях поддержания на постоянном уровне средней величины мощности разряда и давления в вакуумной камере. Следует отметить, что после отключения обратной связи в момент времени t4, наблюдается сохранение степени реактивности, т.е. состава осаждаемого потока в течение промежутка t4-t5 (рис.