反应性高功率脉冲磁控溅射氮化铪中通过峰值电流调节的工艺稳定化
材料科学
2018-10-09 v1 仪器与探测器
摘要
提出了一种简单且经济有效的方法，用于在反应性高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）过程中稳定过渡区的溅射工艺。该方法基于对放电电流波形的实时监控与控制。为了将工艺条件稳定在给定设定点，实现了一种反馈控制系统，其自动调节脉冲频率，从而调节平均溅射功率，以维持恒定的最大放电电流。在本研究中，在Ar-N2气氛下进行Hf-N反应性HiPIMS工艺时，脉冲电流波形在宽范围反应性气体流量和脉冲频率上的变化表明，放电电流波形是工艺条件的极好指示器。激活反应性HiPIMS峰值电流调节后，当N2流量从2.1 sccm变化到3.5 sccm时，通过脉冲频率从600 Hz到1150 Hz的自动调整以及平均功率从110 W到270 W的相应增加，维持了稳定的工艺条件。使用峰值电流调节沉积的Hf-N薄膜表现出稳定的化学计量比、近乎恒定的功率归一化沉积速率，以及在所研究的整个反应性气体流量范围内的具有(111)择优取向的多晶立方相Hf-N。文中较详细地讨论了不同工艺条件下电流脉冲波形变化的物理原因。
引用
@article{arxiv.1509.07002,
title = {Process stabilization by peak current regulation in reactive high-power impulse magnetron sputtering of hafnium nitride},
author = {T. Shimizu and M. Villamayor and D. Lundin and U. Helmersson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.07002},
year = {2018}
}