Юго−Западный государственный университет, ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск, 305040, РоссияПредставлены результаты нанораз-мерных исследований (методами атомно−силовой микроскопии и рент-генодифракционного анализа) одно−, двух− и трехслойных металлических нанопленок из Cr, Cu, Al и Ni, сформи-рованных на керамической подложке из ситалла на магнетронной установке МВУ ТМ−Магна Т (НИИТМ, г. Зелено-град). Определены скорости роста и структура нанопленок при мощностях/ токах, варьируемых от 200/0,7 до 800/2 Вт/А, и времени магнетронного распыления от 30 до 360 с с рабочим давлением Ar 0,5 Па. Предложен кри-терий оптимизации их качества по минимальным значениям средней и среднеквадратичной шероховатостей, которые определены по скану верти-кального профиля (разрешение 20 пм) атомно−силового микроскопического изображения. Установлено, что раз-меры нанокластерных структур, обра-зующих нанопленки, на режимах, когда шероховатости минимальны, обладали гранулометрическим распределением, близким к гауссовому. По атомно− силовым изображениям структуры нанопленок в виде как одиночного уступа, так и уступов, получаемых за разные интервалы времени, опреде-лены скорости роста нанопленок. Вы-явлено влияние режимов и параметров магнетронного распыления, а также составов мишеней из Cr, Cu, Al и Ni на размеры кластеров, из которых сфор-мированы поверхности металлических нанопленок. Методами рентгенодиф-ракционного анализа определены текстура и изменение межплоскостных расстояний в кристаллических решет-ках. Обоснованность предлагаемого критерия оптимизации, связывающего параметры нанесения нанослоев и их качество, подтверждена совпадением режимов магнетронного распыления, при которых достигается как минимум шероховатости, так и усредненное значение размера области когерент-ности, определенное из уравнения Дебая-Шеррера.Ключевые слова: магнетронное распыление, магнетронные металли-ческие нанопленки, шероховатость, критерий оптимизации качества по-верхности
ВведениеНесмотря на достаточно дли-тельную историю (более 80 лет) с момента открытия и практическо-го использования Ф. М. Пеннингом явления магнетронного разряда в скрещенных магнитных и элек-трических полях, оно не только не теряет актуальности, но все в большей степени становится вос-требованным. Это обусловлено нарастающими потребностями в миниатюризации электронной эле-ментной базы, особенно с перехо-дом от микро− к наноэлектронике. Качественно новые возможности в изучении как процессов магне-тронного разряда, так и форми-руемых при магнетронном распы-лении (МР) пленочных структур открываются за счет активного развития аналитических методов исследования. Это создает реаль-ные предпосылки для комплекс-ного решения задач оптимизации режимов [1]:где K ω -коэффициент энерге-тической эффективности распы-ления; ∆m -масса распыленного катода; t -время процесса, Р -мощность МР. Однако в таком критерии оказывается неучтенной самая значимая характеристика -качество магнетронных слоев.Обобщенный анализ процес-сов в магнетронном разряде пока-зал [2], что, помимо направленного движения атомов ...
