Санкт-Петербургский электротехнический университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, Россия:

В. А. Тупик, проректор по научной работе, заведующий кафедрой микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: vatupik@etu.ru
В. И. Марголин, профессор кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры, академик Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова, докт. техн. наук, эл. почта: V.Margolin@mail.ru
Д. К. Кострин, заместитель заведующего кафедрой электронных приборов и устройств, доцент, канд. техн. наук

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» им. И. В. Горынина, Санкт-Петербург, Россия:
Б. В. Фармаковский, ученый секретарь, доцент, канд. техн. наук

Применение метода магнетронного распыления обеспечивает высокую адгезию наносимых тонких наноразмерных пленок и позволяет наносить металлические покрытия (Cu, Ni, Ti, Ag, Au и т. д.) на различные подложки. Недостатком планарных магнетронных распылительных устройств является невозможность наносить покрытия на внутреннюю поверхность цилиндрических деталей (например, выполнять серебрение внутренних стенок волноводов). Формирование таких пленок возможно при использовании стержневого катода-мишени и расположенного соосно с ним цилиндрического анода-подложки. В пространстве между катодом-мишенью и анодом-подложкой создается низкотемпературная плазма газового разряда за счет приложения постоянного электрического напряжения, а поле магнитной индукции, перпендикулярное электрическому, образуется расположенными за пределами цилиндрического анода-подложки постоянными магнитами или соленоидами. К недостаткам такого устройства относятся невозможность управления характеристиками постоянного поля магнитной индукции в случае применения постоянных магнитов и неоднородные характеристики поля магнитной индукции в случае применения соленоидов. Кроме того, существенным недостатком является необходимость перестраивать всю систему внешних магнитов при изменении требований к параметрам поля магнитной индукции или изменении конфигурации подложки. Поэтому необходимо исключить внешние источники поля магнитной индукции. В предлагаемом устройстве поле магнитной индукции создается за счет протекания по катоду постоянного тока необходимой величины. Применение источников переменного и постоянного тока и системы конденсаторов и дросселей позволяет создавать управляемое магнитное поле требуемой конфигурации и реализовывать разряд в скрещенных полях. Это обеспечивает получение качественного покрытия с неоднородностью около 3 % по всему изделию.

Работа рекомендована к публикации Оргкомитетом Международного симпозиума «Нанофизика и Наноматериалы» (24–25 ноября 2021 г., Санкт-Петербург, Горный университет).

1. Шустин Е. Г. Плазменные технологии обработки материалов для наноэлектроники: проблемы и решения // Радиотехника и электроника. 2017. Т. 62, № 5. С. 427–439.
2. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Кн. 1. Введение в физику и технику магнетронного распыления. — Киев : Аверс, 2008. — 244 с.
3. Грачев В. И., Жабрев В. А., Марголин В. И., Тупик В. А. Основы синтеза наноразмерных частиц и пленок. — Ижевск : Удмуртия, 2014. — 480 с.
4. Pleskunov I. V., Syrkov A. G. Development of research of lowdimension metal-containing systems from P. P. Weymarn to our days // Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 231. P. 287–291.
5. Амосова Л. П., Исаев М. В. Магнетронное напыление прозрачных электродов ITO из металлической мишени на холодную подложку // Журнал технической физики. 2014. Т. 84, № 10. С. 127–132.
6. Рогов А. В., Капустин Ю. В., Мартыненко Ю. В. Факторы, определяющие эффективность магнетронного распыления. Критерии оптимизации // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, № 2. С. 126–134.
7. Nedfors N., Vozniy O., Rosén J. Effect of synchronized bias in the deposition of TiB2 thin films using high power impulse magnetron sputtering // Journal of Vacuum Science & Technology A. 2018. Vol. 36. P. 031510.
8. Bakhit B., Petrov I., Greene J. E. Controlling the B/Ti ratio of TiBx thin films grown by high-power impulse magnetron sputtering // Journal of Vacuum Science & Technology A. 2018. Vol. 36. P. 030604.
9. Slobodov A. A., Syrkov A. G., Yachmenova L. A. et al. Effect of temperature on solid-state hydride metal synthesis according to thermodynamic modeling // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 239. P. 550–555.
10. Овсянникова Л. П., Фишкова Т. Я. Шестиэлектродный дефлектрон // Журнал технической физики. 2000. Т. 70, № 8. С. 104–107.
11. Овсянникова Л. П., Фишкова Т. Я. Плоский дефлектрон // Журнал технической физики. 1988. Т. 58, № 6. С. 1176–1180.
12. Rudolph M., Kalanov D., Diyatmika W. et al. Electron transport in high power impulse magnetron sputtering at low and high working gas pressure // Journal of Applied Physics. 2021. Vol. 130, Iss. 24. P. 243301.
13. Latif R., Aziz M. F., Majlis B. Y. Control of physical and microstructural properties in molybdenum by direct current magnetron sputtering producing bilayer thin film // Thin Solid Films. 2018. Vol. 665. P. 17–28.
14. Прокопчук Н. Р., Глоба А. И., Лаптик И. О., Сырков А. Г. Улучшение свойств покрытий по металлу наноалмазными частицами // Цветные металлы. 2021. № 6. С. 50–54. DOI: 10.17580/tsm.2021.06.07.

15. Горбунов Н. В., Колесников А. Г., Крюков Ю. А., Смолянин Т. А. Прогнозирование зоны эрозии планарного магнетрона // Надежность и качество сложных систем. 2020. № 1. С. 57–66.
16. Tupik V. A., Potapov A. A., Margolin V. I., Kostrin D. K. Improving the quality of nanofilms produced by magnetron sputtering // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1799. P. 012037.
17. Пат. РФ 192230. Устройство для вакуумно-плазменного нанесения покрытий / Марголин В. И., Тоисев В. Н., Тупик В. А., Есикова Ю. С.; заявл. 31.01.2019; опубл. 09.09.2019, Бюл. № 25.
18. Динт Н. Наноструктурные свойства и особенности формирования металлических нанопленок, получаемых методом магнетронного распыления : автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. — Курск, 2017.
19. Syrkov A. G., Prokopchuk N. R. Dispersed iron obtaining by the method of solid-state hydride synthesis and the problem of hydrophobicity of metal // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 21. P. 16–22. DOI: 10.17580/cisisr.2021.01.03.
20. Одиноков В. В., Панин В. В. Принцип модульного проектирования вакуумно-плазменного оборудования и установки для плазмохимических процессов микроэлектроники, реализованные на его основе // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. 2019. № 3. С. 48–56.