Исследование свойств медных покрытий, полученных в режиме самораспыление при работе магнетрона с испаряющейся мишенью

Объектом исследования: Медные пленки, полученные с помощью МРС с жидкой мишенью.
Цель работы: Исследовать влияние различных режимов работы, источников питания на свойства полученных тонких медных пленок в зависимости от состояния мишени.
В результате исследования обнаружено, что шероховатость и структура тонких пленок не зависит от источника питания; для медных пленок толщиной 1мкм шероховатость увеличивается при использовании жидкой мишени.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
Глава 1 Тонкие металлические покрытия………………………………………………….. 17
1.1 Методы получения тонких металлических покрытий ……………………….. 17
1.1.1Термическое испарение ……………………………………………………………….. 18
1.1.2 Катодное распыление …………………………………………………………………. 20
1.2 Магнетронные распылительные системы …………………………………………. 22
1.3 Магнетронная распылительная система с жидкофазной мишенью ……. 29
1.4. Механизмы формирования и свойства тонких пленок ……………………… 37
1.4.1. Механизмы формирования тонких пленок …………………………………. 37
1.4.2 Параметры, влияющие на свойства тонких пленок ……………………… 40
Глава 2. Экспериментальное оборудование ………………………………………………. 43
2.1 Вакуумная ионно-плазменная установка …………………………………………. 43
2.2 Рентгеновский дифрактометр SHIMADZU XRD 6000 ……………………. 44
2.3 Трехмерный бесконтактный профилометр …………………………………….. 46
2.4 Измерение электрического сопротивления покрытий ……………………….. 47
2.5 Сканирующая электронная микроскопия………………………………………….. 48
Глава 3. Результаты и обсуждение ……………………………………………………………. 50
3.1 Методика получения медных покрытий …………………………………………… 50
3.2Анализ шероховатости поверхности …………………………………………………. 51
3.3 Электросопротивление …………………………………………………………………….. 54
3.4 Рентгеноструктурный анализ……………………………………………………………. 56
3.5 Структура медных пленок………………………………………………………………… 57
Выводы …………………………………………………………………………………………………. 60
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………… 61
4.1 Потенциальные потребители исследования ………………………………………. 61
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………… 62
4.3 SWOT-анализ…………………………………………………………………………………… 64
4.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации……………………………… 65
4.5 Инициация проекта ………………………………………………………………………….. 68
4.5.1 Заинтересованные стороны проекта ……………………………………………. 68
4.6 План проекта……………………………………………………………………………………. 70
4.7 Бюджет научного исследования ……………………………………………………….. 71
4.8 Реестр рисков проекта ……………………………………………………………………… 78
4.9 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………….. 79
Выводы …………………………………………………………………………………………………. 83
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 84
5.2. Вредные факторы проектируемой производственной среды…………….. 86
5.2.1 Вредные производственные факторы, связанные с аномальными
микроклиматическими параметрами воздушной среды на
местонахождении работающего ………………………………………………………….. 89
5.2.2 Вредные производственные факторы, связанные с
электромагнитными полями перменного характера …………………………….. 91
5.2.3 Вредные производственные факторы, связанные с акустическими
колебаниями в производственной среде ……………………………………………… 92
5.2. 4 Вредные производственные факторы, связанные со световой средой
…………………………………………………………………………………………………………… 93
5.2.5 Выявление опасных факторов проектируемой производственной
среды …………………………………………………………………………………………………. 93
5.2.6 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может произойти через тело человека ………………….. 94
5.2.7 Пожаровзрывоопасность …………………………………………………………….. 96
5.3 Правила безопасной работы на установке «КВО» …………………………….. 98
5.4 Экологическая безопасность…………………………………………………………… 100
5.5 Защита в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………. 100
Выводы ……………………………………………………………………………………………….. 102
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 103
Список литературы ………………………………………………………………………………… 104
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 107

Данная диссертационная работа посвящена исследованию осаждения
медных покрытий с помощью магнетронной распылительной системы с
жидкофазной мишенью. В работе были изучены скорость осаждения,
шероховатость, структура покрытий и сопротивление пленок.
По результатам исследования были сделаны следующие выводы:
 При осаждении покрытий из МРС с жидкофазной мишенью
скорость напыления на порядок выше, чем у обычного МРС. Наилучший
результат достигается при работе со среднечастотным источником питания
(128-136 нм/с).
 Шероховатость поверхности не зависти от источника питания и
режима распыления. Для тонких пленок с небольшой толщиной (~ 1 мкм)
наблюдается увеличение шероховатости при использовании жидкой мишени.
 Наилучшее сопротивление получается при использовании
жидкой мишени в сочетании среднечастотного источника и режима
самораспыления.
 На структуру полученных медных покрытий, полученных с
использованием жидкой мишени, не влияет вид источника питания и режим
распыления.
 Структура медных тонких пленок, полученных с помощью
твердой мишени, зависит от источника питания. Использование
сильноточного источника питания (HPPMS) образует плотные бездефектные
покрытия, в то время как при работе со среднечастотным источником
питания (MF) плёнки имеют ярко выраженную столбчатую структуру.