Разработка технологических основ формирования многослойных пленок с комплексом функциональных свойств на основе наноструктурированных и поликристаллических слоев нитридов элементов III и IV групп периодической системы

• Автор: Каменева, Анна Львовна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 454 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Аналитический обзор

1.1. Особенности получения ионно-плазменных поликристаллических пленок

1.2. Сложность получения ионно-плазменных поликристаллических пленок

с заданными стабильными эксплуатационными свойствами

1.3. Технологическо-эксплуатационная наследственность процесса изготовления ТИ и ПТ на процесс структурообразования ионно-плазменных поликристаллических пленок
1.4. Технологическо-эксплуатационная наследственность процессов испарения/распыления катодов/мишеней на процесс структурообразования ионно-плазменных поликристаллических пленок
1.5. Зависимость процесса структурообразования ионно-плазменных поликристаллических пленок от технологических и температурных условий его протекания
1.5.1. Влияние технологических параметров процесса осаждения ионно-плазменных поликристаллических пленок на их температуру в процессе структурообразования
1.5.2. Влияние технологических и температурных параметров процесса осаждения ионно-плазменных поликристаллических пленок на стадии их структурообразования
1.5.3. Влияние технологических параметров процесса осаждения ионно-плазменных поликристаллических пленок на их структуру, состав и свойства
1.5.4. Влияние технологических и температурных параметров процесса осаждения ионно-плазменных поликристаллических пленок на их дефектность
1.5.5. Прогнозирование структуры ионно-плазменных поликристаллических пленок по изменению технологических и температурных параметров
в процессе их структурообразования
1.5.6. Способы управления структурой ионно-плазменных поликристаллических пленок в процессе их структурообразования
1.6. Опыт получения ионно-плазменных поликристаллических пленок с заданными стабильными эксплуатационными свойствами
1.7. Комплекс технологических решений для достижения поставленной
в работе цели
Выводы по главе

ГЛАВА 2. Оборудование и температурные условия формирования многослойных пленок на основе двух- и треккомпонентных слоев нитридов тугоплавких металлов и их соединений с легкоплавкими металлами и неметалл-

2Л. Технические характеристики вакуумных установок
2.2. Изменение температуры подложки и подслоя в зависимости от высокого напряжения и продолжительности ионной очистки
2.3. Изменение температуры двухкомпонентных слоев пленок в зависимости от ТехП процесса их осаждения, типа и количества источников
плазмы
2.4. Изменение температуры трехкомпонентных слоев пленок в зависимости от ТехП процесса их осаждения, типа и количества источников
плазмы
2.5. Эксплуатационные характеристики используемых для упрочнения ТИ
и ПТ двух- и трехкомпонентных слоев пленок
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Изучение процесса испарения/распыления катодов/мишеней и его влияния на процесс формирования наноструктурированньгх и поликристалли-ческих слоев многослойных пленок
3.1. Методика исследования морфологических особенностей и дефектности поверхности зоны эрозии/области распыления и осаждаемых слоев пленок
3.2. Изучение зависимости процесса испарения/распыления зоны эрозии/ области распыления однокомпонентных и композиционных катодов/ мишеней от способа их изготовления и охлаждения, элементного состава и теплофизических свойств и технологических особенностей источника плазмы
3.2.1. Изучение зависимости процесса испарения материала зоны эрозии тугоплавкого П катода от способа его охлаждения
3.2.2. Изучение зависимости процесса испарения материала зоны эрозии легкоплавкого А1 катода от способа его охлаждения
3.2.3. Изучение зависимости процесса распыления тугоплавкой Тл мишени от способа ее охлаждения
3.2.4. Изучение зависимости процесса распыления легкоплавкой А1 мишени
от способа ее охлаждения
3.2.5. Изучение зависимости процесса распыления многокомпонентных композитных мишеней от их элементного состава, способа изготовления
и технологических особенностей источника плазмы

3.3. Изучение процессов дефектообразования в двух-, трех- и многокомпонентных слоях пленок в зависимости от технологических особенностей и количества источников плазмы, способа изготовления и охлаждения, элементного состава и теплофизических свойств катодов/мишеней
3.3.1. Изучение процессов дефектообразования в двухкомпонентных слоях пленок в зависимости от технологических особенностей источников плазмы способа охлаждения литого тугоплавкого катода/мишени
3.3.2. Изучение процессов дефектообразования в трехкомпонентных слоях пленок в зависимости от технологических особенностей и количества источников плазмы способа охлаждения и теплофизических свойств катодов/мишеней
3.3.3. Изучение процессов дефектообразования в многокомпонентных слоях пленок в зависимости от технологических особенностей источника плазмы, элементного состава и способа изготовления
3.3.4. Сопоставление одновременно протекающих процессов испарения/распыления материала зоны эрозии/области распыления однокомпонентных и многокомпонентных композитных катодов/мишеней и дефектообразования в двух-, трех- и многокомпонентных слоях пленок
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Установление технологических и температурных условий формирования наноструктурированных и поликристаллических слоев многослойных пленок в зависимости от термического состояния подложки и катодов/мишеней, ТехП и ТемП процесса осаждения и технологических особенностей источника плазмы
4.1. Методика исследования структуры и морфологических особенностей поверхности многокомпонентных слоев многослойных пленок
4.2. Изучение процесса структурообразования двухкомпонентных слоев пленок на кратковременно нагретой подложке в зависимости от технологических особенностей источника плазмы, ТехП и ТемП процесса осаждения
4.2.1. Изучение процесса структурообразования двухкомпонентных ТП5Г пленок в зависимости от ТехП и ТемП процесса ЭДИ
4.2.2. Процесс структурообразования двухкомпонентных ггИ пленок в зависимости от ТехП и ТемП процесса ЭДИ
4.2.3. Процесс структурообразования двухкомпонентных ZrN пленок в зависимости от ТехП и ТемП процесса МР
4.2.4. Процесс структурообразования двухкомпонентных ПИ слоев пленок
в зависимости от ТехП и ТемП процесса МР

Наличие текстуры и степень текстурированности фаз определяются условиями изготовления мишени [85].
Различия в абсолютных значениях скоростей осаждения, структуры и свойствах различных материалов пленок, полученных в течение одного технологического режима, в работе [10] в основном связывают с различными значениями коэффициентов электроэрозии материалов катодов/мишеней, различными значениями Кр, определяемого как среднее число атомов, удаляемых с поверхности твердого тела одной падающей частицей, и различными значениями параметров их КР; с температурой катода [6, 10, 67, 86, 87], с фазовым и элементным составом материала катода и способа его изготовления [6, 8, 10], лить в случае холодных катодов ДВДР - только с возможностями источника питания и теплофизическими свойствами катода [2, 6]. В частности, на основании исследования влияния температуры катода на количество МКФ в работах [10, 66] установлена зависимость средней интегральной температуры поверхности катода от подводимого к катоду потока тепла и условий его охлаждения, позволяющей выбирать геометрические размеры катода для достижения нужной производительности, либо при заданных геометрических размерах катода найти значение максимального /д, при котором еще не наблюдается резкий рост МКФ.
Обеспечение управляемой анизотропии скоростей формирования и получение чистых пленок в широком диапазоне состояний (аморфное, поликристалличе-ское, эпитаксиальное) с заданной стехиометрией и структурой при высокой однородности по толщине и площади пленки за счет одновременного управления процессами испарения/распыления катодов/мишеней и осаждения пленки невозможно из-за отсутствия раздельного регулирования энергии и потока ионов, бомбардирующих катод/мишень. В работе [88] исследовались вольт-амперные характеристики (ВАХ) магнетронного разряда для различных мишеней, свидетельствующие о том, что разработанные магнетроны при некоторых условиях обладают отрицательным дифференциальным сопротивлением. Путем исследования эволюции ВАХ для мишеней с различной микротопографией поверхности показано, что процесс развития микрорельефа поверхности при ее распылении ионами рабочего газа характеризуется смещением ВАХ в область более низкого напряжения разря-