|
Etapa II. Proiectarea tehnica, optimizarea si realizarea instalatiei de pulverizare |
|
Activitatea II.3 Diagnoza plasmei in diferite configuratii de camp magnetic |
Scopul principal al acestui proiect este realizarea unei instalatii compacte destinata depunerii de straturi subtiri, conceputa atat pentru aplicatii tehnologice cat si pentru cercetare stiintifica. Instalatia compusa din agregat de vid, camera de reactie, sistemul de pulverizare (catod magnetron) si sursa de alimentare trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:
- Agregatul de vid trebuie sa fie adecvat volumului camerei de reactie, sa realizeze evacuarea gazului din incinta astfel incat sa se obtina o presiune limita inferioara de 10-6 mbar intr-un timp cat mai scurt.
- Camera de reactie trebuie conceputa ca un sistem multifunctional, sa fie prevazuta cu diverse porturi de acces pentru atasarea sursei magnetron, a portsubstratului si a echipamentelor de diagnosticare si control al parametrilor tehnologici.
- Catodul magnetron necesita o configuratie de camp magnetic cu componeta radiala a inductiei campului magnetic la suprata tintei destul de puternica (>500 Gauss) pentru a asigura traparea electronilor la aplicarea pulsurilor de mare putere. De asemennea, magnetronul trebuie prevazut cu sistem de racire cu apa a tintei si cu sistem de prindere al tintelor.
- Sursa de alimentare cu energie electrica trebuie sa asigure fuctionarea descarcarii magnetron in regim HiPIMS (pulsuri de inalta tensiune ce permit obtinerea de densitati mari de putere la catod ~ kW/cm2). De asemenea, trebuie sa asigure disiparea energiei inductive, limitarea intensitatii curentului de arc electric cu un timp de raspuns foarte scurt (sub 500 nanosecunde), obtinerea unor intensitati de curent in impuls de pana la 200 A pe impedante neliniare si un sistem de protectie la oscilatii ale plasmei.
- Tot sistemul trebuie sa fie compact, usor de folosit si intretinut pentru a putea fi folosit ca instalatie de laborator destinata activitatilor de cercetare, atat fundamentala cat si aplicativa.
Instalatia de depunere de filme subtiri va fi insotita de un manual de utilizare in care vor fi descrise modurile de operare si facilitatile de care dispune.
Activitatea II.1 Proiectare si realizare instalatie
Instalatia tehnologica, ca ansamblu, contine urmatoarele:
I. Camera de reactie
II. Agregat de vid
III. Catod magnetron
IV. Sursa de putere
V. Tinte si substarturi
Activitatea II.2 Simulari numerice
Un obiectiv distinct al proiectului a fost dezvoltarea de sisteme de modelare si simulare numerica a proceselor din descarcarea magnetron. Concret, in aceasta etapa a proiectului s-a avut in vedere elaborarea unor programe de simulare numerica pentru calculul coeficientilor de transport ai electronilor in descarcarea magnetron plan de genul celui realizat si prezentat in prima parte a acestui raport. Pentru modelarea numerica a descarcarii magnetron s-a folosit un cod de tip Particle-In-Cell Monte Carlo Collisions (PIC-MCC).
Activitatea II.3 Diagnoza plasmei in diferite configuratii de camp magnetic
In acest an au fost continuate studiile referitoare la caracterizarea parametrilor plasmei descarcarii magnetron si a straturilor subtiri depuse prin pulverizare catodica in conditiile in care campul magnetic extern, propus si utilizat in primul an al contractului, a fost modificat folosind o configuratie complexa in care actiunea acestuia a fost extinsa si in regiunea substratului.
Activitatea II.4 Depunerea de straturi subtiri
Activitatea II.5 Analiza straturilor subtiri depuse
Depunerea si analiza filmelor de aluminiu
S-a studiat influenta campului magnetic asupra ratei de depunere si a proprietatilor filmelor depuse in cele 3 configuratii: i) Bj = 0 G, Bs= 0 G, ii) Bj = +300 G, Bs= 0 G, iii) Bj = +300 G, Bs= -150 G. In figura 14 sunt prezentate comparativ distributiile grosimilor filmelor depuse pe substrat de sticla.
Bibliografie
[1] Ness K F 1994 Multi-term solution of the Boltzmann equation for electron swarms in crossed electric and magnetic fields J. Phys. D: Appl. Phys 27 1848-61