Вплив плазмової активації реактивного газу при реактивному магнетронному розпиленні

Анотація

Теоретично та експериментально досліджено вплив плазмової активації реактивного газу на процес реактивного магнетронного синтезу оксидних покриттів з використанням ВЧ індукційного джерела плазми, яке створює потік активованого реактивного газу, спрямований у напрямку поверхні, на яку наноситься оксидне покриття. Реактивний газ проходить через щільну індуктивно зв'язану плазму, розташовану всередині джерела плазми, тоді як аргон подається через окремий канал поблизу магнетрона. Побудовано теоретичну модель, яка дозволяє розрахувати просторові розподіли потоків атомів металу та молекул активованого реакційного газу, а також розподіл стехіометрії синтезованих покриттів. Виконано розрахунки на прикладі оксиду алюмінію. Виявлено, що плазмова активація реактивного газу дозволяє збільшити коефіцієнт прилипання кисню до поверхні покриття, що зростає, від значень, менших за 0,1 для неактивованого молекулярного кисню, до 0,9 при введенні в індукційний розряд ВЧ потужності 500 Вт. Для перевірки розробленої моделі були проведені експерименти з нанесення плівки оксиду алюмінію на скляні підкладки, розташовані на різних відстанях від мішені магнетрона, з подальшим вимірюванням розподілу прозорості плівки по довжині підкладки та порівнянням його з розрахунковим розподілом. Порівняння результатів розрахунків з експериментальними даними демонструє добре узгодження в усьому дослідженому діапазоні параметрів. На підставі узагальнення отриманих результатів було сформульоване емпіричне правило, що співвідношення потужностей магнетронного розряду та плазмового активатора має бути приблизно 8:1.