УДК 621.01.03

Д.т.н., профессор Панфилов Ю.В.

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва

НОВЫЕ РАЗДЕЛЫ В КЛАССИФИКАЦИИ МЕТОДОВ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК В ВАКУУМЕ

Аннотация

В классификацию методов нанесения тонких пленок в вакууме внесены новые разделы, которые отражают современный уровень развития технологии нанесения тонкопленочных покрытий в машиностроении, в электронике, в наноиндустрии и в других областях науки и техники. Представлены современные методы физического и химического нанесения тонких пленок в вакууме, такие как пароструйное осаждение, атомно-слоевое осаждение, а также ряд методов, базирующихся на воздействии лазерного излучения на твердое, жидкое или газообразное вещество. Показаны методы лазерно-индуцированного переноса плёнок, дугового испарения с сепарацией плазменного потока, низкоскоростное и сверхзвуковое пароструйное и кластерное осаждение, ионно-кластерный метод, импульсное лазерное осаждение или лазерная абляция. Методы химического осаждения дополнены лазерно-химическим осаждением из газовой фазы, химической лучевой эпитаксией, лазерным разложением металлоорганических соединений, локальным лазерным термо-активированным синтезом и лазерной импульсной молекулярно лучевой эпитаксией.

Ключевые слова: тонкие пленки, вакуум, физическое осаждение, химическое осаждение, машиностроение, электроника, нанотехнологии

Prof. Yu. V. Panfilov

MSTU named after Bauman, Moscow

MODERN CHAPTERS IN CLASSIFICATION OF THIN FILM DEPOSITION METHODS

Abstract

Modern chapters which reflect nowadays development level of the coating technology in machinery and electronics and nanotechnology and other field of science and technology are involved in thin film deposition classification. Modern physical vapor deposition and chemical vapor deposition methods, such as: Jet Vapor Deposition and Atom Layer Deposition and a number of Laser Deposition Methods as well are represented. The methods of Laser Induced Film Transfer and Arc Evaporation with Plasma Stream Separation and Low Velocity and Ultra-sonic Jet Vapor Deposition and Cluster Deposition andPulsed Laser Deposition (Laser Ablation) as well are shown. Chemical Vapor Deposition methods complemented with Laser Chemical Vapor Deposition and laser decomposition of metalorganic composition and local laser thermo-activated synthesis and Pulsed Laser Molecular Beam Epitaxy as well.

Key words: thin films, vacuum, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, machinery, electronics, nanotechnology

Введение

Классификация методов нанесения тонких пленок в вакууме, описанная в [1, 2], составлена по способу генерации пленкообразующих частиц, а уточненная и дополненная классификация представлена в данной статье в Табл. 1, причем жирным шрифтом выделены вновь введенные методы.

Первые пять пунктов относятся к, так называемым, PVD методам (Physical Vapor Deposition), когда состав исходных материалов (твердых или газообразных) точно совпадает с составом материалов нанесенной пленки, включая реактивное осаждение оксидов и нитридов. Шестой метод принято называть CVD методом (Chemical Vapor Deposition), в котором, соответственно, состав исходных газообразных материалов отличается от состава материалов нанесенной пленки.

В классификацию, впервые опубликованную в 1997 году [1], не вошло несколько методов нанесения тонких пленок в вакууме, которые получили развитие не так давно. Это – пароструйное осаждение или Jet Vapor Deposition (JVD) [3], атомно-слоевое осаждение или Atom Layer Deposition (ALD) [4], а также ряд методов, базирующихся на воздействии лазерного излучения на твердое, жидкое или газообразное вещество [5].

К основным технологическим режимам нанесения тонких пленок в вакууме, описанным в [1, 2], следует добавить расход несущего газа Q_г в пароструйном методе, энергию Е_л, мощность P_л и частоту f_л лазерных импульсов, энергию ионных кластеров E_кл.

Условные обозначения методов, как и прежде, приняты с целью использования их в базах данных и автоматизированных экспертных системах, необходимых для повышения уровня информационного обеспечения разработок и исследований в области технологии тонких пленок.

Классификация методов нанесения тонких пленок в вакууме

Достоинства и недостатки различных методов осаждения тонких пленок в вакууме подробно описаны в [1, 2]. В настоящей статье представлены особенности вновь введенных в классификацию методов.

Так, в методе пароструйного осаждения D06 или JVD методе, пленкообразующими частицами являются как отдельные атомы и молекулы, так и их кластеры, которые занимают промежуточное положение между отдельными молекулами и конденсированным состоянием вещества.

Табл. 1 Методы нанесения тонких пленок в вакууме