Основы теории непрерывного технологического контроля параметров нанокомпозитных структур в технологии ионно-плазменных процессов

• Автор: Баранов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 294 с. : ил.

Оглавление

ГЛАВА I. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ В ТЕХНОЛОГИИ ТОНКИХ ПЛНОК

1.1. Тенденции ионноплазменных технологий создания тонкопленочных функциональных структур

1.2. Обзор методов тэйи контроля параметров тонких пленок

1.2.1. Классификация методов шгки контроля параметров материалов

1.2.2. Сравнительная характеристика методов твки контроля параметров тонких пленок

1.3. Актуальность применения итерированных в технологический процесс методов непрерывного контроля параметров алмазоподобных углеродных пленок

1.3.1. Методы синтеза алмазоподобных углеродных пленок

1.3.2. Свойства аморфных материалов на основе углерода

1.3.3. роблемы и перспективы практического использование углеродных пленок

1.3.4. Интегрированные ионноплазменные методы синтеза в технологии алмазоподобных углеродных пленок
1.4. епрерывный технологический контроль
1.5. Критерии создания интегрированных в технологический процесс методов тэИи контроля параметров
ГЛАВА 2. ИНТЕГРИРОВАНИЕ МЕТОДА 1ЫТи РЕНТГЕНОВСКОГО КОНТРОЛЯ В ТОНКОПЛЕНОЧНУЮ ТЕХНОЛОГИЮ
2.1. Разработка метода тзКи рентгеновского контроля параметров тонкопленочных покрытий
2.1.1. Разработка методики расчета параметров слоев однослойных и
многослойных тонкопленочных структур
2.1.2. Методика расчета параметров многослойного покрытия
2.1.3. Граничные условия, необходимые для реализации метода ii.ii рентгеновского контроля
2.1.4. Расчет погрешности измерения значений параметров пленочного покрытия
2.1.5. Моделирование зависимости коэффициента отражения рентгеновского излучения от параметров формируемых слоев
2.2. Интегрирование метода пбШ рентгеновского контроля в технологию синтеза пленок нанометровой толщины и нанокомпозитных структур
2.2.1. Интегрирование метода пбШ рентгеновского контроля в вакуумное технологическое оборудование
2.2.2. Исследование начальных стадий процесса синтеза алмазонодобных углеродных пленок
2.2.3. роявление нестабильности технологического процесса осаждения пленок на зависимостях КД0
2.2.4. пбш контроль процесса формирования многослойных углеродных структур
2.2.5. Исследование процессов синтеза композиционных углеродных
структур
2.2.6. Сравнение результатов пбш и ехБШ измерений параметров пленочных слоев
2.2.7. Влияние неоднородности растущей пленки на значения параметров, измеряемых методом пбШ рентгеновского контроля
2.3. Исследование процесса синтеза металлических слоев и шероховатости поверхности материалов
2.3.1. Синтез металлических пленок
2.3.2. Синтез слоев аморфного кремния
2.3.3. Мониторинг шероховатости поверхности
з. ГЛАВА III. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ИОННОПЛАЗМЕННЫЕ СИСТЕМЫ В ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА МНОГОСЛОЙНЫХ КВАНТОВОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР
3.1. Перспективы использования гидрогенизированных углеродных пленок для создания РЗ
3.2. Синтез и исследование многослойных углеродных интерференционных структур МУНС
3.2.1. Синтез многослойных углеродных интерференционных структур
3.2.2. Исследование свойств углеродных слоев, составляющих МУИС
3.2.3. i рентгеновский контроль процесса синтеза МУИС
3.2.4. Исследование степени совершенства многослойных углеродных
структур
3.2.5. Исследование параметров МУИС в коротковолновом рентгеновском
диапазоне
3.2.6. Влияние шероховатости подложки и различия в плотностях слоев на
коэффициент отражения МУИС
3.2.7. Исследование МУИС на двухкристальном спектрометре
3.2.8. Исследование параметров МУИС в мягком рентгеновском диапазоне
3.2.9. Исследование термической и радиационной стабильности МУИС
3.3. рсдел углеродной технологии при синтезе МУИС
3.4. Брэгговская дифракция тепловых нейтронов в многослойных углеродных структурах
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ КВАНТОВОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР
4.1. Управление поверхностной шероховатостью материалов
4.1.1. Исследование шероховатости поверхности углеродных слоев во время роста и травления
4.1.2. Планаризация поверхности материалов сверхтонкими углеродными пленками
4.1.3. Увеличение коэффициента отражения МУИС путем планаризации ее поверхности 2I
4.2. Использование метода шяйи контроля в технологии создания фотоэлектрических преобразователей
4.2.1. Модель преобразователя световой энергии в электрическую
4.2.2. Создание фотоэлектрического преобразователя на основе гетероструктуры пСсЮаСр
4.2.3. Исследование оптических и фотоэлектрических характеристик фотоэлектрического преобразователя
4.3. Фотоэлектрические свойства многослойных углеродных структур.
4.4. Исследования проводимости магнитных туннельных переходов
4.5. Перспективы совершенст вования и развития метода шяни рентгеновского контроля
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Используя люминесценцию как указатель плотности поверхностных состояний, можно контролировать процесс обработки поверхности материалов в плазме. Несмотря на это, люминесценция широко используется совместно с такими методами как Фурьеспектроскопия. Оже и фотоэлектронная спектроскопия основаны на измерении энергии и интенсивности токов ожеэлектропов или фотоэлектронов, имитированных из атомов и молекул тврдых тел. Оже ОС и фотоэлектронная спекгроскопия ФЭС. Эти методы являются поверхностными методами анализа и имеют большие преимущества при использовании в реальном времени, т. ОС и ФЭС применяются как для фундаментальных исследований, так и для элементного анализа. При возбуждении атомов, помимо ожезлектронов, из материла выходят и фотоэлектроны, которые не принимают участие в оже процессе. Эти электроны несут информацию об элементном составе материала . Важной характеристикой является форма ожелиний, а также изменение энергий ожеэлектронов сдвиг ожелиний в зависимости от химического состояния атома или его химического окружения. Это позволяет наряду с элементным анализом получать информацию о химическом состоянии атома. Недостатком Оже спектроскопии является то, что сс применение требует проведения процессов в сверхвысоком вакууме. Поэтому область е использования сильно ограничена. Рентгеновские методы. Когда говорят о рентгеновских методах исследования пленок, имеют ввиду два подхода исследование структуры пленок и рентгенофлуоресцентный анализ для определения химического состава слоев. В первом случае растущую монокристаллическую пленку облучают потоком монохроматического рентгеновского излучения под углом, соответствующим периоду структу ры. В результате можно определять изменения структуры пленки в процессе ей роста. При рентгенофлуоресцентном анализе пленка облучается потоком монохроматического излучения, рентгеновский детектор регистрирует вторичное рентгеновское излучение от элементов, входящих в состав пленки. Таким образом можно определить химический состав растущей пленки, а в некоторых случаях и процентное содержание элементов и толщину пленки. Важно отметить, что рентгенофлуоресцентный анализ имеет значительное преимущество перед оже и фотоэлектронной спектроскопией, поскольку не требует сверхвысокого вакуума. Метод малоуглового рентгеновского рассеяния может быть также использован для определения размера микрочастиц в композиционных системах . Во многих случаях необходимо контролировать не только структуру и химический состав тонкой пленки, но и е толщину. Поэтому для исследования сверхтонких пленок был предложен метод измерения рентгеновского коэффициента отражения, заключающийся в том, что облучение системы подложкаплнка в процессе роста пленки на подложке, проводят рентгеновским излучением с длиной волны из мягкого рентгеновского диапазона Хь А ,. Данный метод контроля параметров пленочных покрытий включает в себя анализ осцилляций интенсивности отраженного от пленки рентгеновского пучка в процессе изменения толщины пленки. С, характерного для материала пленки, то с ростом толщины пленки 1 интерференционные ПИКИ чередуются с периодом бХШ0О. Этот способ позволяет в процессе роста пленки но числу осцилляций и по их контрастности определять толщину пленки со, микрошероховатость поверхности о, а также мнимую часть у показателя преломления материала пленки, задавшись табличным значением реальной части б показателя преломления е1у. Необходимо отметить, что данный метод шэйи контроля разрабатывался под конкретную технологическую задачусинтез многослойных рентгеновских зеркал для управления потоками мягкого рентгеновского излучения. Исходя из этого длина волны выбиралась близкой к той, на которой данное зеркало должно было работать. Это позволяло определять одновременно с толщиной слоев и коэффициент отражения многослойной структуры. Однако выбор длин волн мягкого рентгеновского излучения для выполнения мониторинга имеет ряд существенных недостатков. Кроме того, немаловажным обстоятельством является сложность реализации мониторинга, так как оптическая система встраивается внутрь вакуумной камеры.