Введение
Глава 1. Анализ литературных источников. Постановка задачи 15
1.1 Использование емкостного высокочастотного разряда для напыления тонких пленок 15
1.1.1 Особенности напыления пленок сложного состава 15
1.1.2 Одностадийный процесс напыления-синтеза в емкостном высокочастотном разряде при повышенном давлении кислорода 18
1.1.3 Напыление пленок с использованием импульсного разряда 21
1.2 Асимметричный емкостный высокочастотный разряд, его энергетические свойства и особенности 22
1.2.1 Вентильные свойства и постоянный потенциал плазмы 22
1.2.2 Асимметричный разряд 24
1.2.3 Контроль тока, напряжения и мощности асимметричного емкостного высокочастотного разряда 25
1.3 Методы исследования емкостного высокочастотного разряда 26
1.3.1 Математическое моделирование 27
1.3.2 Измерение тока, напряжения и исследование вольтамперных характеристик 27
1.3.3 Исследование зондовыми методами 28
1.3.4 Исследование оптическими методами 29
1.3.5 Спектроскопические исследования 30
1.3.6 Исследование пространственного распределения интенсивности линий эмиссии 31
1.3.7 Времяимпульсные методы исследований. 32
1.4 Выводы. Постановка задачи 33
Глава 2. Экспериментальная техника 35
2.1 Конструкция и параметры разрядной камеры 35
2.2 Система измерения тока, напряжения и мощности емкостного высокочастотного разряда 37
2.3 Система исследования оптических характеристик плазмы 42
2.4 Система измерения зондовых характеристик 47
2.5 Система измерения импульсных оптических характеристик 48
Глава 3. Особенности энергетических характеристик асимметричного емкостного высокочастотного разряда 54
3.1 Временные характеристики и эквивалентная схема асимметричного емкостного высокочастотного разряда 54
3.1.1 Анализ вольтамперных характеристик 54
3.1.2 Эквивалентная схема емкостного высокочастотного разряда 56
3.1.3 Свойства асимметричного разряда и потенциал автосмещения ... 59
3.1.4 Временные зависимости тока и напряжения асимметричного разряда 63
3.1.5 Эквивалентная схема асимметричного емкостного высокочастотного разряда 64
3.2 Ток и напряжение емкостного высокочастотного разряда в асиммет ричной камере 67
3.2.1 Эквивалентная схема разрядной камеры. Влияние паразитных элементов, методы компенсации, согласования и учета 67
3.2.2 Вычисление и анализ тока асимметричного емкостного высокочастотного разряда в напылительной камере 72
3.3 Электрическая мощность асимметричного емкостного высокочас тотного разряда 80
3.3.1 Метод определения мощности по мгновенным значениям тока и напряжения 80
3.3.2 Мгновенная и средняя мощность емкостного высокочастотного разряда 82
3.3.3 Контроль мощности по косвенным показателям и сравнение с разрядом постоянного тока 85
3.4 Выводы
Глава 4. Особенности пространственного распределения интенсивности линий эмиссии ионов и атомов рабочего газа, их связь с параметрами разряда при распылении железосодержащих электродов разного типа 88
4.1 Пространственное распределение интенсивности линий эмиссии ионов рабочего газа для ряда значений электрической мощности, их обработка и анализ 88
4.2 Сравнительные исследования пространственного распределения интенсивности линий эмиссии ионов кислорода в разрядах постоянного тока, пульсирующем низкочастотном и высокочастотном 93
4.3 Энергетические зависимости пространственного распределения эмиссии атомов рабочего газа при распылении железосодержащих электродов 97
4.4 Пространственная аппаратная функция оптической измерительной
системы и реальное пространственное распределение эмиссии плазмы... 103
4.4.1 Пространственная аппаратная функция оптической системы 103
4.4.2 Экспериментальное измерение пространственной аппаратной функции оптической системы 105
4.4.3 Пространственная разрешающая способность оптической системы, моделирование измеряемых зависимостей 107
4.4.4 Частное решение обратной задачи для профилей эмиссии ионов кислорода, атомов кислорода и атомов железа 111
4.5 Выводы 115
Глава 5. Оптическая- ЗМИССИЯЇ атомов распыленных металлов в плазме разряда, ее спектральные и пространственные характери стики для электродов разного типа 117
5.1 Сравнительные исследования спектров эмиссии при распылении сложнооксидных и металлических железосдержащих электродов 117
5.1.1 Спектры оптической эмиссии плазмы кислородного разряда при распылении электрода из феррита висмута и их особенности 117
5.1.2 Сравнение спектрального состава и интенсивностей линий при распылении электрода из феррита висмута и электродов из стальных сплавов 120
5.2 Сравнительные исследования пространственного распределения интенсивности линий эмиссии атомов металла при распылении электродов разного типа 123
5.2.1 Отличие пространственного распределения интенсивности линий эмиссии рабочего газа и распыленного металла 123
5.2.2 Пространственные зависимости интенсивности эмиссии атомов железа при распылении электродов из нержавеющей стали и феррита висмута 126
5.2.3 Пространственное распределение интенсивности линий эмиссии металлических компонент для широкого диапазона условий разряда... 131
5.3 Выводы 133
Глава 6. Влияние амбиполярной диффузии на профили оптической эмиссии атомов металлов распыленного электрода 134
6.1 Модель пространственного распределения эмиссии атомов металлов 134
6.1.1 Анализ механизмов возбуждения оптической эмиссии распыленных компонент плазмы разряда 134
6.1.2 Основные соотношения 136
6.1.3 Расчет распределения концентрации электронов вдоль осиразряда 138
6.1.4 Анализ экспериментальных результатов, их сравнение с расчетными 139
6.2 Экспериментальная проверка модели двухзондовым методом 144
6.2.1 Методика эксперимента 144
6.2.2 Анализ экспериментальных результатов для кислородного разряда 145
6.2.3 Анализ экспериментальных результатов для разряда в аргоне... 148
6.3. Экспериментальная проверка модели методом измерения продольной напряженности электрического поля 152
6.3.1 Обоснование метода, модельные расчеты, методика эксперимента 152
6.3.2 Анализ экспериментальных результатов в кислородном и аргоновом разрядах 154
6.3.3 Влияние амбиполярной диффузии на процесс напыления пленок 159
6.4 Выводы 160
Глава 7. Сравнительная динамика распыления компонентов электрода в импульсном емкостном высокочастотном разряде. Временные и энергетические зависимости 162
7.1 Энергетические параметры асимметричного импульсного высокочастотного разряда 162
7.2 Временные зависимости эмиссии ионов кислорода при распылении железосодержащих электродов 166
7.3 Временные зависимости эмиссии распыленного металла при использовании электродов из сложных оксидов и металлического сплава 168
7.4 Связь динамики оптической эмиссии с электрическими характеристиками разряда 172
7.5 Пространственные характеристики временной динамики эмиссии распыленных компонент электрода 175
7.6 Выводы 178
Заключение 179
Список литературы 181
Приложение 196
