10 / 14
М.В. Макарова, К.М. Моисеев
10
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1·2018
Обсуждение результатов.
Несмотря на то что олово быстро пе-
реходит в жидкую фазу при мощностях менее 1,5 кВт, переход в ре-
жим самораспыления обеспечивается за счет вложения достаточно
высокой мощности в разряд для обеспечения необходимой темпера-
туры расплава. Минимальная мощность для стабильного технологи-
ческого процесса самораспыления составляет 1,9 кВт.
Высокие скорости осаждения олова достигаются исключительно
в режиме самораспыления, так как давление насыщенных паров оло-
ва, вплоть до температуры перехода в режим самораспыления, имеет
невысокие значения, и вклад составляющей скорости за счет терми-
ческого испарения крайне мал. Скорость осаждения в режиме само-
распыления составила ~9 мкм/мин при мощности 2 кВт, а при реали-
зации процесса с добавлением рабочего газа – всего ~0,9 мкм/мин в
диапазоне температур 231,9…988 °С при мощности 1,5 кВт, что на
порядок меньше.
Для реализации технологического процесса ЖФМР легкоплавких
материалов необходимо обращать внимание на конструкцию тигля, а
именно на высоту его стенки и массу, так как при вращении олово
сдвигает тигель и выплескивается через стенки. В случае вытекания
олова резко увеличивается теплоотвод от тигля, и реализация техно-
логического процесса становится невозможной. Дополнительная
фиксация тигля в используемой конструкции магнетрона приведет к
увеличению теплоотвода от тигля, что сделает невозможным процесс
ЖФМР в режиме самораспыления.
При осаждении легкоплавкого материала данным методом выяв-
лена проблема расплавления пленки на подложке вследствие ее разо-
грева, что приводит к короблению поверхности пленки и образова-
нию капель. Частично проблема решается при использовании враще-
ния подложек, что позволяет снижать тепловое воздействие, но при
этом уменьшается и скорость осаждения. Оказалось, что при осажде-
нии на подложки из материалов с низкой теплопроводностью покры-
тия получаются более качественными: гладкими, сплошными, без
образования на поверхности капель материала. Оптимальным реше-
нием для предотвращения расплавления пленок является реализация
системы охлаждения подложек в процессе осаждения.
Заключение.
В результате проведенных экспериментов впервые
получены толстопленочные покрытия из легкоплавкого материала
(олова) методом ионного распыления в магнетронных системах в па-
рах мишени. В процессе отработки режимов выявлен ряд особенно-
стей процесса осаждения, основными из которых являются повы-
шенные мощности разряда для перехода в режим самораспыления по
сравнению с мощностями, необходимыми для расплавления мишени,
и подплавление формируемого на подложке оловянного покрытия за