Wyniki 1-10 spośród 11 dla zapytania: authorDesc:"Artur Wiatrowski"

Wpływ częstotliwości zasilania na proces rozpylania miedzi za pomocą układu magnetronowego

Czytaj za darmo! »

Impulsowe zasilanie wyrzutni magnetronowych jest obecnie szeroko stosowane z uwagi na stabilizację procesu rozpylania oraz poprawę jakości nanoszonych warstw. Zasadniczą zaletą zasilania impulsowego jest fakt, że chwilowe wartości prądu i mocy wyładowania mogą znacznie przekraczać wartości średnie. W konsekwencji prowadzi to do wyższych energii cząstek plazmy oraz wyższego stopnia jonizacji [...]

System pomiarowy do dynamicznej spektroskopii widma emisyjnego plazmy TR-OES do diagnostyki plazmy wyładowania jarzeniowego w układzie magnetronowym zasilanym impulsowo


  Stale rosnące wymagania stawiane cienkim warstwom nanoszonym przy obniżonym ciśnieniu, a stosowanym m.in. w medycynie, mikroelektronice, magnetycznych i optycznych nośnikach danych, są motorem poszukiwań nowych sposobów ich wytwarzania. Celem poszukiwań są między innymi: 1) zwiększenie wydajności otrzymywania (poszukiwane są wysoce efektywne procesy rozpylania), 2) zwiększenie czystości warstw (wskazana eliminacja gazowej atmosfery roboczej procesów) oraz 3) możliwość wpływania na właściwości warstw przez zmianę parametrów technologicznych procesów nanoszenia - np. parametry sygnału elektrycznego pobudzającego wyrzutnię. W wypadku procesów rozpylania stałoprądowego jest to tylko wartość energii dostarczanej do źródła. Duże nadzieje wiązane są z metodami PVD (ang. Physical Vapor Deposition) wykorzystującymi impulsowe zasilanie źródła osadzanego materiału, w tym z metodą impulsowego rozpylania magnetronowego. Rozpylanie magnetronowe to obecnie jedna z najszerzej stosowanych metod otrzymywania cienkich warstw. Na jej atrakcyjność wpływa możliwość nanoszenia warstw na podłoża o dużych powierzchniach i szeroki zakres zmienności parametrów podczas procesów osadzania. Impulsowe odmiany tej metody np. HIPIMS (ang. High Power Impulse Magnetron Sputtering) [1-4], czy też metoda Impulsowego Magnetronowego Autorozpylania (ang. Pulsed Self-Sustained Magnetron Sputtering) [5, 6] otwierają nowe możliwości technologiczne pokazując, że rozwój technologii otrzymywania cienkich warstw za pomocą magnetronu jest kontynuowany. Charakterystyczną cechą procesów rozpylania impulsowego jest fakt, iż w czasie trwania każdego impulsu zasilającego wyrzutnię magnetronową (tON) występuje faza inicjowania wyładowania (napięcie anoda-katoda rzędu pojedynczych kV), po czym ma miejsce faza właściwego rozpylania (wymagana stabilizacja/ ograniczanie prądu katody). Natomiast w czasie każdego wyłączenia impulsu zasilającego (tOFF) występuje faza wygaszania wyład[...]

Rozwój techniki i technologii magnetronowego rozpylania

Czytaj za darmo! »

Rozpylanie magnetronowe otworzyło nowe możliwości technologiczne w wielu gałęziach przemysłu. Cienkie warstwy otrzymywane tą metodą spełniają wymagania mechaników, elektroników, architektów i wszystkich tych, którzy wykorzystują działanie swoich urządzeń na konstrukcjach z elementami cienkowarstwowymi. Pojawienie się magnetronowych urządzeń rozpylających umożliwiło nanoszenie warstw w skali, której rozpiętość ogranicza z jednej strony np. metalizacja układów półprzewodnikowych (również elementów o wymiarach nano- i mikrometrowych), z drugiej zaś, np. powierzchnia tafli szklanych pokrywanych cienkimi warstwami na potrzeby budownictwa (nawet dziesiątki metrów kwadratowych). Mimo wielu zalet, cały czas trwają prace badawcze nad dalszym usprawnianiem magnetronowych systemów rozpyl[...]

Niereaktywny impulsowy proces rozpylania magnetronowego

Czytaj za darmo! »

Metoda magnetronowego impulsowego rozpylania jest stosowana zwłaszcza do otrzymywania warstw dielektrycznych podczas rozpylania targetów metalicznych w obecności gazu reaktywnego. Metoda ta rozwiązała również problemy związane z niestabilnościami, występującymi podczas nanoszeniem warstw metalicznych z bardzo dużą wydajnością (duża gęstość mocy wydzielanej w targecie). Stosowanie bardzo duż[...]

Próżniowe, wysokowydajne, osadzanie cienkich warstw dielktrycznych metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego – wybór punktu pracy magnetronu


  Impulsowe rozpylanie magnetronowe, to obecnie jedna z najszerzej stosowanych metod otrzymywania cienkich warstw. Jej atrakcyjność wynika z możliwości nanoszenia warstw na podłoża o dużych powierzchniach (przemysł) oraz szerokiego zakresu zmienności parametrów podczas procesów ich osadzania, co pozwala na spełnianie wymagań użytkowników. Modyfikacje takiego sposobu nanoszenia cienkich warstw (np. HIPIMS [1, 2, 3, 4] - ang. High Power Impulse Magnetron Sputtering) pokazują na możliwość otrzymywania struktur o nowych właściwościach, a poszukiwania nowych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych metod magnetronowego rozpylania są kontynuowane. Celem jest dalsze zwiększanie wydajności otrzymywania i czystości warstw przy zachowaniu pełnej kontroli procesów rozpylania. Procedura kontroli nabiera szczególnego znaczenia podczas procesów reaktywnego osadzania warstw, gdy celem staje się otrzymywanie związków chemicznych. Standardowe technologie rozpylania magnetronowego mogą być realizowane: a) w obecności gazu szlachetnego (tzw. rozpylanie argonowe, gdy Ar stosowany jest jako gaz roboczy - mod metaliczny argonowy). Podczas procesu rozpylania, jedyną możliwością tworzenia się związków chemicznych jest reakcja z gazami resztkowymi, b) w atmosferze procesu rozpylania obecny jest intencjonalnie wprowadzany gaz reaktywny (np. N2, O2....), a obszarami potencjalnego tworzenia się związków są: powierzchnia materiału rozpylanego, przestrzeń miedzy targetem i podłożem, powierzchnia podłoża (mod reaktywny). Ograniczeniem w zwiększaniu wydajności osadzania jest pokrywanie się powierzchni rozpylanego materiału tworzącym się związkiem, którego współczynnik rozpylania jest często znacznie mniejszy w porównaniu z materiałem wyjściowym. Zjawisko to z jednej strony ogranicza wydajność procesu, a z drugiej jest przyczyną niestabilności, gdy target jest tylko częściowo pokrywany związkiem. Wówczas, mimo niejednoznacznie zdefiniowanej powierzchni mat[...]

Wydajność nanoszenia cienkich warstw związków metodą reaktywnego impulsowego magnetronowego rozpylania - zjawiska na powierzchni targetu


  Wydajność procesów osadzania związków nieprzerwanie stanowi wyzwanie dla technologii rozpylania magnetronowego. W ciągu ostatnich trzech dziesięcioleci opracowano kilka metod kontroli procesów reaktywnego rozpylania [1-3]. W większości przypadków osadzanie warstw związków wymaga pracy magnetronu w tzw. modzie przejściowym (niestabilności) lub dielektrycznym, co często znacznie ogranicza wydajność nanoszenia warstw - rys. 1. Zwiększenie wydajności osadzania mogłoby być zrealizowane poprzez wybór takiego punktu pracy magnetronu, w którym powierzchnia materiału rozpylanego (targetu-tarczy) nie pokrywałaby się związkiem (mod metaliczny/przejściowy) i stanowiłaby wydajne źródło par metalu podczas całego procesu. Wymaga to jednak ustalenia takich warunków pracy magnetronu, przy których związek będzie osadzany na podłożu, mimo że powierzchnia targetu nie będzie nim pokryta. Podczas prac nad wydajnym otrzymywaniem tlenków z użyciem zasilacza DPS (Dora Power System) opracowano nową metodę kontroli procesu za pomocą parametru zasilacza - tzw. mocy krążącej [5-7]. Jej wartość jest odwrotnie proporcjonalna do obciążenia zasilacza - impedancji wyładowania jarzeniowego w układzie magnetronowym. Parametr ten umożliwia monitorowanie czynników mających wpływ na impedancję wyładowania, a przy ustalonych warunkach procesu, pozwala na śledzenie zmian stopnia utlenienia powierzchni rozpylanej. Tworzące się związki różnią się współczynnikiem emisji elektronów wtórnych wywołanym bombardowaniem jonowym ISEE (Ion induced Secondary Electron Emission). Jego wartość może być większa [...]

Badanie cienkich warstw nanoszonych metodą magnetronowego rozpylania krzemu w atmosferze Ar + O2

Czytaj za darmo! »

Ograniczeniem wydajności osadzania warstw związków dielektrycznych podczas reaktywnego rozpylania za pomocą magnetronu jest pokrywanie się (zatruwanie) powierzchni materiału rozpylanego. Na powierzchni targetu tworzą się dielektryczne związki chemiczne, których współczynniki rozpylania są znacznie niższe od materiału targetu (np. Al → Al2O3, Si → SiO2, SiOx). Stan powierzchni materiału rozpylanego stanowi kryterium przy klasyfikacji modu pracy magnetronu. Mod metaliczny, przejściowy i dielektryczny opisują odpowiednio powierzchnię targetu niepokrytą, częściowo pokrytą i całkowicie pokrytą tworzącym się związkiem. Stechiometryczne związki tworzą się w większości wypadków w modzie dielektrycznym lub/i przejściowym (warunek wstępnego uformowania się związku na targeci[...]

Magnetronowe rozpylanie – technika i technologia


  Cienkie warstwy materiałów jednoskładnikowych, stopów i związków chemicznych mogą być otrzymywane metodą rozpylania magnetronowego. Na podłożach o różnych kształtach i rozmiarach, możliwe jest osadzanie warstw przewodzących, półprzewodnikowych i dielektrycznych. Nanowymiarowe struktury cienkowarstwowe jedno- i wieloskładnikowe mogą być wykonywane w postaci wielowarstw, kompozytów, cermetów, mieszanin itp. Atrakcyjność metody magnetronowego rozpylania wynika z możliwości równomiernego, wysokowydajnego osadzania warstw na różnego kształtu powierzchniach, co pozwala spełniać wymagania procesów przemysłowych. W Zakładzie Technologii Próżniowych i Plazmowych, Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechniki Wrocławskiej prowadzone są badania niekonwencjonalnych procesów magnetronowego rozpylania. Obejmują one opracowywanie i wykonywanie prototypów nowych źródeł magnetronowych oraz badania procesów technologicznych realizowanych za pomocą tych urządzeń. W badaniach są wykorzystywane wyrzutnie magnetronowe typu WM (WMK - kołowa, WMP - prostokątna, WMC - cylindryczna), których konstrukcja jest opracowywana pod kątem realizowania oryginalnych technologii nanoszenia cienkich warstw, ze szczególnym uwzględnieniem procesów autorozpylania i impulsowego reaktywnego osadzania cienkich warstw. Układy magnetronowe typu WM Koncepcja budowy magnetronów WM uwzględnia możliwość stosowania tych urządzeń w wysokowydajnych, powtarzalnych procesach technologicznych. Układ magnetyczny magnetronów zapewnia prawidłowe działanie przy stosunkowo niskich ciśnieniach pracy z jednoczesnym efektywnym wykorzystaniem materiału rozpylanego. Wybrane parametry rodziny magnetronów typu WM przedstawiono w tabeli oraz na rys. 1. Układy WM cechuje możliwość pracy przy mocach targetu (znacznie większych) oraz ciśnieniach roboczych (znacznie niższych) odbiegających od wartości stosowanych w standardowych układach magnetronowych. Jest to możliwe dzięki efek[...]

Próżniowe otrzymywanie cienkich warstw na wielkogabarytowych, szklanych podłożach. Część 1 - magnetron prostokątny WMP100×2500


  Powierzchnie wielkogabarytowych tafli szklanych, pokrywanych cienkimi warstwami w przemysłowych procesach próżniowych (np. na potrzeby architektury budowlanej), mogą mieć wielkość rzędu kilkunastu metrów kwadratowych. Jedynym sposobem, który może zapewnić równomierne, wydajne i stabilne osadzanie na nich cienkich warstw jest metoda próżniowego rozpylania. Magnetronowe układy rozpylające są najszerzej stosowane do tych celów. Zapewniają one powtarzalne wytwarzanie par materiału wyjściowego nad pokrywanymi powierzchniami. Powłoki mogą być nanoszone w postaci warstw jedno- i wieloskładnikowych, stopów, mieszanin, związków chemicznych, wielowarstw i ostatnio coraz szerzej wdrażanych tzw. nanowymiarowych struktur cienkowarstwowych. Tak szerokie możliwości otrzymywania warstw pozwalają na osadzanie warstw o określonych właściwościach fizykochemicznych (optycznych, mechanicznych, dekoracyjnych). Wśród nich można wyróżnić tzw. warstwy funkcjonalne (low-e layers) (np. Ag); o dużym współczynniku odbicia (np. Cr, Ti...); absorpcyjne (np. CrN, TiN...); dielektryczne (np. Al2O3, SiO2, TiO2....) i inne. Podłoża pokrywane za pomocą magnetronowych systemów rozpylających są stosowane na potrzeby architektury budowlanej, optyki, fotowoltaiki i wszędzie tam, gdzie korzystne jest osadzanie warstw na płaskich wielkowymiarowych podłożach. Układy magnetronowe do nanoszenia warstw przy obniżonym ciśnieniu są szeroko stosowane zarówno w wielu dziedzinach przemysłu, jak i w laboratoriach naukowo-badawczych. Zasada działania tych systemów polega na bombardowaniu jonami gazu szlachetnego (np. Ar) materiału rozpylanego (targetu), mocowanego na ujemnie spolaryzowanej katodzie. Obecnie, w większości wypadków stosuje się impulsowe (unipolarne lub bipolarne) zasilanie ze średnią częstotliwością. Taki sposób zasilania magnetronu gwarantuje stabilność procesów rozpylania nawet wówczas, gdy na materiale rozpylanym tworzą się dielektryczne aglomeraty (powstają [...]

Wpływ parametrów pracy magnetronu na warunki nanoszenia cienkich warstw podczas procesu rozpylania


  Parametrami procesu magnetronowego rozpylania mogą być miedzy innymi temperatura i polaryzacja napylanego podłoża (prąd jonowy płynący do podłoża), które są parametrami technologicznymi procesu nanoszenia. Ustalając ich wartość, można w kontrolowany sposób wpływać na warunki kondensacji cienkich warstw na podłożach. Znajduje to odzwierciedlenie na modelu budowy cienkich warstw otrzymywanych metodą rozpylania, zaproponowanego przez Thorntona [1] i modyfikowanego przez Musila [2]. Budowa osadzanych warstw wynika z relacji miedzy temperaturą podłoża i temperaturą topnienia nanoszonego materiału oraz ciśnienia procesu, które określa energie osadzanych cząstek. Oba wymienione parametry są ze sobą ściśle związane i powinny być kontrolowane. Niestety tak nie jest, ponieważ obok grzania intencjonalnego podłoży pojawia się ich dodatkowe dogrzewanie powodowane energią cząstek kondensujących na podłożu. Temperatura ta może być ~100…150oC większa niż mierzona. Określenie wartości tej temperatury jest niejednoznaczne. Autorzy [3] podkreślają, że należałoby uwzględnić raczej trzy parametry, a mianowicie temperaturę podłoża Tp, temperaturę warstwy Tw i temperaturę powierzchni warstwy Tpw. Temperatura układu podłoże-warstwa narasta w miarę zbliżania się do powierzchni nanoszonej warstwy. Powodem istnienia gradientu temperatury jest egzotermiczne uwalnianie ciepła podczas przemiany par materiału w ciało stałe. Ponadto źródłem ciepła dostarczanego do napylanego podłoża są: jony i neutrale bombardujące podłoże z osadzaną warstwą oraz promieniowanie z targetu, które mimo jego chłodzenia jest znaczącym elementem w transferze ciepła do podłoża. W przypadku procesów reaktywnych dodatkowo należy uwzględniać ciepło reakcji, podczas której tworzone są związki chemiczne na podłożu. Ef[...]

 Strona 1  Następna strona »