Modelling of hot target reactive sputtering

Шаповалов, В. М.; Smirnov, V V

doi:10.1088/1742-6596/857/1/012039

Cited by 6 publications

(4 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Initial interest in a traditional magnetron with a well-cooled metal target (cold target) made it possible to create a sputter assembly with a hot target [150][151][152][153] and then with a sandwich target [154][155][156][157][158][159]. The study of the processes that occur during film deposition using these tools inevitably led to modeling [160][161][162][163][164][165]. The starting point in this work was the article [46].…”

Section: Nonisothermal Physicochemical Model (The Barybin Model)mentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Modeling of Reactive Sputtering—History and Development

Шаповалов

2023

Materials

View full text Add to dashboard Cite

This work critically reviews the evolution of reactive sputtering modeling that has taken place over the last 50 years. The review summarizes the main features of the deposition of simple metal compound films (nitrides, oxides, oxynitrides, carbides, etc.) that were experimentally found by different researchers. The above features include significant non-linearity and hysteresis. At the beginning of the 1970s, specific chemisorption models were proposed. These models were based on the assumption that a compound film was formed on the target due to chemisorption. Their development led to the appearance of the general isothermal chemisorption model, which was supplemented by the processes on the surfaces of the vacuum chamber wall and the substrate. The model has undergone numerous transformations for application to various problems of reactive sputtering. At the next step in the development of modeling, the reactive sputtering deposition (RSD) model was proposed, which was based on the implantation of reactive gas molecules into the target, bulk chemical reaction, chemisorption, and the “knock-on effect”. Another direction of the modeling development is represented by the nonisothermal physicochemical model, in which the Langmuir isotherm and the law of mass action are used. Various modifications of this model allowed describing reactive sputtering processes in more complex cases when the sputtering unit included a hot target or a sandwich one.

show abstract

Section: Nonisothermal Physicochemical Model (The Barybin Model)mentioning

confidence: 99%

“…In a heated state, the target becomes a source of thermoelectrons and evaporated particles. These two fluxes change the conditions of reactive sputtering, so they must be taken into account in the physical model of the process [162,164,165].…”

Section: Single Hot Target In Ar + X2mentioning

confidence: 99%

Modeling of Reactive Sputtering—History and Development

Шаповалов

2023

Materials

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Theoretical description of reactive magnetron sputtering process was given in a number of seminal papers [27][28][29], and reliable calculations can be made using these models. However, only few studies exist on uncooled target behavior in reactive sputtering conditions [30][31][32][33][34], and none of the existing models takes into account both time-dependent nature of pulsed discharge parameters and the target surface poisoning and heating effects. We therefore aim at developing such an extended model that could eventually be applied to predict the properties of hot-target reactive HiPIMS discharge modes.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Simulation of Target Surface Chemical State in a Hot-Target Hipims Process

2023

Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.

View full text Add to dashboard Cite

Теоретически рассмотрено совместное влияние эффектов горячей мишени и импульсного характера разряда на состояние поверхности мишени. Система уравнений описывает состояние мишени посредством значений доли отравленной площади θ1 и θ2, где индекс 1 соответствует моноатомному поверхностному слою, а индекс 2слою под поверхностью (приповерхностному слою). Рассмотрены процессы хемосорбции на поверхности мишени и подложки, распыления атомов химически активного газа из мишени, имплантации ионов химически активного газа в приповерхностный слой, испарения материала и переноса между слоями. Отдельное уравнение связывает атомные потоки химически активного газа на поверхностях мишени и подложки с объемными характеристиками, такими как скорость натекания газа и скорость откачки. Система уравнений решена численно, и представлены тестовые результаты. Вычислены зависимости от времени доли химического соединения на поверхности и в приповерхностных слоях мишени, а также на поверхности подложки, в процессе импульсного магнетронного распыления высокой мощности с неохлаждаемой мишенью. Повторяющийся характер СИМР был учтен заданием тока в виде прямоугольных импульсов длительностью 50-500 мкс с частотой 0,1-1 кГц. Модель предсказывает сильное влияние начальных условий отравления мишени на ход процесса распыления на временном масштабе 20 мс. Показано, что степени отравления поверхностей мишени и подложки характеризуются колебаниями с повышенной амплитудой при увеличении паузы между импульсами, даже если коэффициент заполнения остается постоянным.

show abstract

“…Кроме этого на газовый разряд может оказывать значимое влияние термоэлектронная эмиссия мишени. Эта модель кратко описана в [8,22].…”

Section: Introductionunclassified

Горячая Мишень. Физико-Химическая Модель Реактивного Распыления

Шаповалов¹

2019

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Получила развитие неизотермическая физико-химическая модель реактивного распыления. Новый вариант модели описывает распыление горячей металлической мишени в смеси аргона и одного реактивного газа. Синтез пленки на всех поверхностях вакуумной камеры задан в форме поверхностной химической реакции. Для математического описания реакции использован основной постулат химической кинетики с учетом уравнения изотермы Ленгмюра и уравнения Аррениуса в неизотермических условиях. Зависимость температуры мишени от плотности тока разряда определена по результатам измерения спектров разряда в ближнем ИК-диапазоне. Для аналитического описания модели предложена система из восьми алгебраических уравнений. С ее помощью выполнен анализ влияния плотности тока и расхода реактивного газа на процесс реактивного распыления горячей титановой мишени в смеси аргон + азот при плотности тока 25−600 A/m 2 . Установлено, что разогрев мишени смещает точки изменения режимов работы мишени в область меньших расходов азота и уменьшает ширину петли гистерезиса по сравнению с холодной мишенью. При этом влияние испарения мишени на процесс начинает проявляться при плотности тока более 400 A/m 2 .

show abstract

Modelling of hot target reactive sputtering

Cited by 6 publications

References 10 publications

Modeling of Reactive Sputtering—History and Development

Modeling of Reactive Sputtering—History and Development

Simulation of Target Surface Chemical State in a Hot-Target Hipims Process

Горячая Мишень. Физико-Химическая Модель Реактивного Распыления

Contact Info

Product

Resources

About