| Оглавление | 3
|
| Введение Особенности реактивного магнетронного распыления | 8
|
| Глава 1. Причины нестабильности реактивного распыления | 10
|
| 1. Два стабильных состояния мишени в процессе реактивного распыления | 10
|
| 2. Поглощение реактивного газа растущей пленкой химического соединения | 16
|
| 3. Переходы между двумя стабильными состояниями мишени | 18
|
| 3.1. Неуправляемые (самопроизвольные) переходы реактивного разряда из одного предельного состояния в другое | 18
|
| 3.2. Управляемые переходы реактивного разряда из одного предельного состояния в рабочий режим | 28
|
| 4. Данные о коэффициентах распыления окислов и нитридов на поверхности мишени | 29
|
| Глава 2. Механизмы взаимодействия реактивного газа с поверхностью мишени | 33
|
| 1. Хемосорбция во время реактивного магнетронного распыления | 33
|
| 2. Ионная имплантация атомов реактивного газа в мишень | 36
|
| 3. Соотношение влияния двух механизмов окисления | 43
|
| Глава 3. Стабилизация и управление реактивным разрядом с помощью внешних по отношению к разряду устройств контроля | 49
|
| 1. Контроль по парциальному давлению реактивного газа | 49
|
| 1.1. Контроль по показаниям вакуумметра | 50
|
| 1.2. Контроль с помощью масспектрометра | 51
|
| 1.3. Контроль по оптическому излучению частиц реактивного газа в плазме | 56
|
| 1.4. Контроль с помощью λ-датчика | 61
|
| 1.5. Контроль с помощью ОЭС датчика Пеннинга | 62
|
| 2. Контроль реактивного процесса по парциальному давлению паров распыляемого материала, оцененному по их оптическому излучению | 64
|
| Глава 4. Изменение электрических параметров реактивного разряда при изменении состояния поверхности мишени | 74
|
| 1. О корреляции электрических параметров реактивного разряда и величины парциального давления реактивного газа | 74
|
| 2. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании нитридов на поверхности мишени | 78
|
| 3. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании окислов на поверхности мишени | 81
|
| 4. Немонотонное изменение сопротивления разряда при росте концентрации реактивного газа | 88
|
| 5. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании оксинитридов, карбидов и других соединений на поверхности мишени | 97
|
| Глава 5. Стабилизация процесса реактивного магнетронного распыления по электрическим параметрам разряда | 100
|
| 1. Особенности вольтамперных характеристик реактивного магнетронного разряда при фиксированном потоке реактивного газа | 100
|
| 2. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией напряжения разряда и контролем напуска газа по току разряда | 114
|
| 3. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией тока разряда и управлением напуском реактивного газа по напряжению разряда | 120
|
| 3.1. В ограниченном диапазоне потоков реактивного газа | 120
|
| 3.2. В широком диапазоне потоков реактивного газа | 124
|
| 4. Стабилизация и управление реактивным импульсным разрядом по величине циркулирующей мощности | 132
|
| Глава 6. Достижение долговременной стабильности процесса реактивного магнетронного распыления | 138
|
| 1. Компенсация влияния увеличения глубины эрозионной канавки | 138
|
| 2. Учет влияния изменения со временем других параметров процесса | 154
|
| Глава 7. Влияние температуры мишени на процесс реактивного распыления | 159
|
| 1. Получение пленок реактивным магнетронным нанесением из не охлаждаемой мишени | 159
|
| 2. Получение пленок реактивным магнетронным нанесением из расплавленной мишени | 173
|
| Глава 8. Влияние температуры подложки на скорость роста и состав пленки в реактивном процессе | 177
|
| Глава 9. Особенности проведения, контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса | 182
|
| 1. Особенности проведения реактивного HiPIMS процесса | 182
|
| 2. Способы контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса | 193
|
| 3. Повышение эффективности реактивного HiPIMS процесса и его стабилизация путем применения комбинированного реактивного разряда, созданного суперпозицией HiPIMS импульсов с СЧ импульсами или постоянным током | 221
|
| Глава 10. Альтернативные способы устранения гистерезиса из характеристик реактивного процесса | 228
|
| 1. Увеличение скорости откачки | 228
|
| 2. Уменьшение скорости нанесения | 229
|
| 3. Уменьшение площади мишени | 230
|
| 4. Разделение объемов распылениямишени и нанесения пленки с раздельным напуском аргона и реактивного газов | 233
|
| 5. Разделение по времени периодических процессов нанесения пленки и ее химической реакции с реактивным газом | 239
|
| 6. Импульсная подача реактивного газа | 241
|
| 7. Добавление второго реактивного газа | 243
|
| Глава 11. Некоторые способы повышения эффективности процессов реактивного нанесения тонких пленок | 250
|
| 1. Повышение степени активации частиц реактивного газа вблизи подложки | 250
|
| 2. Повышение коэффициента распыления мишени легированием ее тяжелыми элементами | 273
|
| 3. Получение окисных пленок из керамических не окисных мишеней | 287
|
| Глава 12. Заключение | 291
|
| 1. Преимущества метода реактивного магнетронного нанесения по сравнению с другими методами получения тонких пленок сложного состава | 291
|
| 2. Рекомендуемый порядок практических действий при постановке процесса реактивного магнетронного распыления | 295
|
| 3. Особенности проведения, контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса | 300
|
| Литература | 302
|
Нанесение тонких пленок металлов с помощью магнетронного распыления — простой и хорошо известный способ, используемый с семидесятых годов XX века. За прошедшее время с его помощью научились наносить пленки различных сплавов металлов, полупроводников и диэлектриков, используя сложные по составу или конструкции мишени. Следующим этапом развития этого способа стал способ реактивного магнетронного распыления (РМР).
Реактивное распыление — это ионное распыление элементарной (металлической) мишени в среде, содержащей газы, которые вступают в реакцию с материалом мишени, образуя химическое соединение [1]. Поэтому такие газы называются реактивными. Кроме них среда содержит газ, который не реагирует с материалом мишени. Такой газ называется рабочим газом, или плазмообразующим, обычно это инертный газ, чаще всего аргон. Реактивное распыление — частный случай плазмохимической технологии.
Использование магнетронных источников распыления для проведения реактивных процессов нанесения тонких пленок — самый популярный способ осуществления этих процессов. Техника реактивного магнетронного распыления в настоящее время настолько глубоко исследована и усовершенствована, что ее применение не требует высокого искусства от технолога и разработчика напылительного оборудования, позволяя следовать уже установленным рекомендациям. Бытовавшие ранее предрассудки о сложности, неустойчивости и плохой воспроизводимости этого процесса ушли в прошлое. Подавляющее количество недостатков процесса РМР было устранено разработкой источников питания магнетронов, параметры которых отвечают требованиям используемого реактивного разряда. Современная электроника легко справляется с разработкой таких источников питания. При этом конструкция магнетронов для реактивных процессов изменилась незначительно.
Современное состояние техники и технологии реактивного магнетронного распыления (РМР) хорошо рассмотрено в зарубежных обзорах по реактивному распылению, сделанных различными авторами [1–4], и в отечественном издании [107]. В данной книге мы более глубоко обобщим результаты современных работ и ознакомим отечественного читателя с основными преимуществами и особенностями этой технологии.
Берлин Евгений Владимирович 
Сейдман Лев Александрович