Разработка технологии магнетронного распыления в вакууме

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ 4
1.1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАГНЕТРОННОГО ИСТОЧНИКА РАСПЫЛЕНИЯ 4
1.2СИСТЕМА МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ ТОНКИХ ПРОВОДЯЩИХ ПЛЁНОК. 7
1.3 ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО МАГНЕТРОННОЙ СИСТЕМЫ 8
1.4 ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С МАГНЕТРОННОЙ СИСТЕМОЙ 9
1.5 ЗАМЕНА И ТИП МИШЕНЕЙ В СИСТЕМЕ НАПЫЛЕНИЯ 13
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ИОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ 17
2.1 ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПЫЛЕНИЯ ОТ ЭНЕРГИИ ИОНОВ 18
2.2 ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПЫЛЕНИЯ ОТ УГЛА ПАДЕНИЯ ИОНОВ 19
2.3 ИОННАЯ БОМБАРДИРОВКА МИШЕНИ 21
2.4 ОБРАТНОЕ РАССЕИВАНИЕ (ОТРАЖЕНИЕ) ИОНОВ 24
2.5 ОСОБЕННОСТИ ИОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ В ПРИСУТСТВИИ РЕАКЦИОННОГО ГАЗА 25
2.6 СТОЛКНОВИТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ АТОМНЫХ ЧАСТИЦ (ИОНОВ) В ГАЗЕ 26
ГЛАВА 3. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 28
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТI 30
4.1 ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ TI 30
4.2 ОСВОИТЬ ПРОЦЕСС МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТI 35
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 37
ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТI/S 37
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В STAR-CCM+ 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 50

Весь текст будет доступен после покупки

Получение высококачественных тонких пленок титана является одной из актуальных задач технологии изготовления различных элементов микроэлектроники.
В настоящее время наиболее перспективными методами нанесения покрытий являются вакуумно-плазменные методы. Это обусловлено их экологической безопасностью, высокой чистотой технологических процессов и качеством продукции. Также известно, что в ионизованном или возбужденном состоянии атомы и молекулы легче взаимодействуют друг с другом, делая процесс нанесения покрытий более эффективным.
Существующие методы осаждения тонких пленок с использованием ионного распыления и дают возможность получать пленки различных материалов (в том числе тугоплавких и многокомпонентного состава), которые практически невозможно получить термовакуумным методом. Ионный методы осаждения пленок дают возможность создания установок и линий непрерывного действия и позволяют осуществить полную автоматизацию всего цикла получения покрытия. Развитие процессов получения тонких пленок идет в направлении повышения качества пленок (снижение загрязнений) и повышения производительности процессов.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ
1.1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАГНЕТРОННОГО ИСТОЧНИКА РАСПЫЛЕНИЯ
Магнетронное распыление относится к методам распыления материалов ионной бомбардировкой. Схема магнетронной распылительной системы приведена на рисунке 1.

Рис.1. Установка магнетронного распыления
Установка магнетронного распыления. - изолятор; 2 - магнитопровод; 3 - система водоохлаждення; 4 - корпус катодного узла; - постоянный магнит; б - стенка вакуумной камеры; 7 - силовые линии магнитного поля; 8 - кольцевой водоохлаждаемый анод; 9 - зона эрозии распыляемого катода. Основными элементами являются плоский катод, изготовленный из напыляемого материала, анод, устанавливаемый по периметру катода, магнитная система, обычно на основе постоянных магнитов, и система водоохлаждння. Силовые линии магнитного поля, замыкаясь между полюсами, пересекаются с линиями электрического поля. Принцип действия установки основан на торможеннн электронов в скрещенных электрических и магнитных полях. Известно, что на заряд, движущийся в электромагнитном поле, действует сила Лоренца, направление которой, по правилу сложения сил. зависит от направления ее составляющих. При этом, часть силы Лоренца, обусловленная действием магнитного поля, не совершает работы, а лишь искривляет траекторию движения частицы, заставляя ее двигаться по окружности в плоскости, перпендикулярной.
При подаче постоянного напряжения между мишенью (отрицательный потенциал) и анодом (положительный потенциал) возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается тлеющий разряд. Наличие замкнутого магнитного поля к распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени. Электрон циркулирует в электромагнитной ловушке до тех пор, пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений с атомами рабочего газа, в результате которых он потеряет полученную от электрического поля энергию. Таким образом, большая часть энергии электрона, прежде чем он попадает на анод, используется на ионизацию и возбуждение, что значительно увеличивает эффективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации положительных ионов у поверхности мишени. Это, в свою очередь, приводит к увеличению интенсивности ионной бомбардировки мишени и значительный рост скорости осаждения покрытия. Таким образом, в магнетронных устройствах при одновременном действии электрических и магнитных полей изменяется траектория движения электрона. Электроны, эмитированные катодом, и образующиеся в результате ионизации, под действием замкнутого магнитного поля локализуются непосредственно над поверхностью распыляемого материала. Они попадают в ловушку, образуемую, с одной стороны, действием магнитного поля, заставляющего двигаться электроны по циклоидальной траектории вблизи поверхности, с другой - отталкиванием их электрическим полем катода в направлении к аноду. Вероятность и количество столкновения электронов с молекулами аргона и их ионизация резко возрастают. Из-за неоднородности действия электрических и магнитных полей в прикатодной зоне интенсивность ионизации в различных участках различна. Максимальное значение наблюдается в области, где линии индукции магнитного поля перпендикулярны вектору напряженности электрического поля, минимальное - где их направление совпадает. Поверхность мишени, расположенная между системами входа и выхода силовых линий магнитного поля, интенсивно распыляется и имеет вид замкнутой дорожки, геометрия которой определяется формой полюсов магнитной системы. Локализация плазмы в прикатодном пространстве позволила получить значительно большую плотность ионного тока при меньших рабочих давлениях, и, соответственно, обеспечить высокие скорости распыления.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кузьмичёв А.И., Магнетронные распылительные системы, Киев: Аверс, 2008
2. Холлэнд JI., Нанесение тонких плёнок в вакууме, М.: Госэнергоиздат, 1963.
3. Данилин Б.С., Сырчин В.К., Магнетронные распылительные системы, М.: Радио и связь, 1982.
4. Берлин Е., Двинин С., Сейдман Л., Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок, М.: Техносфера, 2007.
5. Жуков В.В., Кривобоков В.П., Янин С.Н., Распыление мишени магнетронного диода в присутствии внешнего ионного пучка, Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 4.
6. Майссел Л., Глэнг Р., Технология тонких пленок. Справочник, пер, с англ, под ред,, Елинсона М.И., Смолко Г.Г., М.: Советское радио, 1977.
7. Моргулис Н. Д., Катодное распыление, Успехи физических наук, 1946, т.28.
8. https://revolution.allbest.ru/manufacture/00498638_0.html
9. https://studref.com/350323/tehnika/raspylenie_vraschayuschegosya_elektroda
10. http://konf.x-pdf.ru/18tehnicheskie/152199-2-poverhnostnoe-uprochnenie-sredneuglerodistoy-hromistoy-stali-ispolzovaniem-vnevakuumnoy-elektronno-luchevoy-naplavki-s.php

Весь текст будет доступен после покупки