автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Научное и технологическое обеспечение нанесения упрочняющих наноразмерных тонкопленочных покрытий для изделий электронной техники

На правах рукописи УДК621.382

Осипов Александр Владимирович

НАУЧНОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩИХ НАНОРАЗМЕРНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.27.06 - Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете им. Н.Э. Баумана

Научный руководитель: Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Панфилов Ю.В. кандидат технических наук, доцент Булыгина Е.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук БелянинАФ.

кандидат технических наук Шитов В. А.

Ведущая организация: ОАО «НИИ ТОЧНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ»

«■£> декабря

Защита состоится

. 2004 г. в_часов на заседании диссертационного совета Д212.141.18 при Московском Государственном Техническом Университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана. Отзывы на автореферат в одном экземпляре, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ученому секретарю диссертационного совета Д212.141.18. Автореферат разослан «_»_2004 г.

Телефон для справок: (095) 267-09-63

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Цветков Ю. Б.

Подписано в печать 2004 г. Заказ № 228. Объем 1.0 п.л. Тир. 100 экз.

Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последнее время во многих областях науки и техники возрос интерес к многослойным покрытиям с толщиной слоев менее 1 мкм, а также произошло расширение области их применения. Это обусловлено возможностью значительной модификации или даже принципиального изменения свойств известных материалов, а также новыми возможностями создания материалов и изделий из структурных элементов нанометрового размера.

Варьируя толщиной пленок можно независимо от химического состава управлять свойствами материалов, например, получать диэлектрические или полупроводниковые характеристики у металлов, достигать более высокой прочности и микротвердости, например, меди и алюминия по сравнению с титаном или сталью, а используя многокомпонентные, многофазные и многослойные пленки, можно формировать нанокомпозитные материалы с очень широким диапазоном функциональных назначений.

Многослойные тонкопленочные покрытия используются в качестве элементов сверхбольших интегральных микросхем (СБИС), рентгеновских зеркал, устройств с эффектом гигантского магнитного сопротивления (ГМС), микроэлектромеханических систем (МЭМС) - микродвигатели, зубчатые микромеханизмы, микротурбины, микропинцеты и др., кантилеверов сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), обрабатывающего инструмента (сверла для печатных плат и керамики, пробойники для перфорации и т.п.). В качестве материалов таких покрытий используются металлы, например, ТС, А1, С^ W, И, Аи, а также алмазные и алмазоподобные пленки, нитриды, карбиды, оксиды и силициды металлов.

Одновременно с резким расширением ассортимента используемых материалов произошла переоценка требований к их параметрам, в частности, необходимым условием становится обеспечение совокупности функциональных характеристик использующихся материалов: кристаллохимической и термохимической совместимости, механической, тепловой и электрической стойкости, биосовместимости, низкой механической и термохимической усталости и электрической деградации.

При получении слоев с толщиной нанометрового диапазона возникают принципиальные трудности физического и технологического характера, в том числе, связанные с методами исследования материалов и контроля изделий.

Исследованиями многослойных тонкопленочных покрытий занимались Ковалев Л. К. (квантовая электроника), Одинокое В. В. (микроэлектроника), Марахтанов М. К. (теплозащитные покрытия), Лучинин В. В. (микросистем-

ная техника) и другие ученые. Однако в их работах не акцентировалось внимание на упрочняющие свойства наноразмерных многослойных покрытий, от которых зависит работоспособность СБИС, МЭМС, СЗМ, а также обрабатывающего инструмента для изделий электронной техники.

На сегодняшний день в области получения многослойных тонкопленочных покрытий с улучшенными механическими свойствами остаются открытыми вопросы выбора материала, толщины и количества слоев, формирования заданной структуры пленок, подготовки поверхности подложки перед осаждением покрытия и т.д.

Таким образом, возникла необходимость в создании научных основ формирования упрочняющих наноразмерных многослойных тонкопленочных покрытий и измерения их характеристик для выявления взаимосвязей между структурными параметрами тонких пленок, морфологией границ раздела и свойствами нанокомпозитного материала в целом, а также для определения граничных условий формирования тонкопленочных структур с необходимыми функциональными характеристиками.

Цель работы

Создание научных основ выбора методов и режимов формирования на-норазмерных тонких пленок и многослойных структур с повышенными механическими свойствами и измерения их характеристик.

Научная новизна работы

1. Впервые для ряда металлических (А1, Си, Т1, №>) и углеродных алма-зоподобных пленок получены количественные характеристики повышения механических свойств (микротвердость) наноразмерных тонких пленок (наноэффект) по сравнению с пленками микрометрового диапазона и массивными материалами.

2. Экспериментально обнаружено, что независимо от метода осаждения с уменьшением толщины пленки проявляется наноэффект повышения микротвердости, однако степень ее повышения от метода осаждения зависит.

3. Впервые для таких материалов электронной техники, как Т1 и № экспериментально установлено, что обеспечить высокую твердость многослойной композиции на основе наноразмерных пленок возможно при объединении в одном многослойном покрытии сверхтонких пленок с толщиной не более 10... 15 нм.

Практическая ценность работы

1. В результате анализа существующих методов нанесения тонкопленочных покрытий установлено, что для формирования широкого спектра многофункциональных тонкопленочных покрытий наиболее перспективно объединение методов магнетронного распыления, импульсного дугового и ионно-лучевого осаждения в одном технологическом цикле.

2. Получены технологические режимы и показана практическая возможность одновременного функционирования нескольких источников с принципиально различными методами осаждения тонких пленок, такими как магнетронное распыление и ионно-лучевое осаждение.

3. В результате исследований установлено, что в многослойных композициях рекомендуется объединять слои и пленки материалов, которые значительно отличаются по механическим характеристикам (твердость), обладают высокой стабильностью свойств и обеспечивают прочную связь (адгезия) между слоями, например,

На. защиту выносятся:

1. Результаты исследований современной технологии тонких пленок, согласно которым наиболее перспективными методами формирования многослойных наноразмерных тонкопленочных покрытий с повышенными механическими свойствами являются магнетронное распыление и ионно-лучевое осаждение, реализуемые в едином вакуумном цикле модернизированного или вновь созданного технологического оборудования.

2. Результаты исследования взаимосвязей между технологическими факторами формирования тонкопленочных покрытий и их свойствами, согласно которым повышение механических свойств (наноэффект) проявляется на тонких пленках (10... 150 нм) независимо от материала пленки, материала и температуры основы (в пределах 373...623 К).

3. Результаты исследований механических свойств многослойных на-норазмерных тонкопленочных покрытий посредством микро- и наноинденти-рования, согласно которым создание в пленочных материалах дислокационных барьеров (межфазные поверхности раздела) и регулирование расстояний между ними позволяют управлять прочностью и пластичностью этих покрытий.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной молодежной научной конференции «XXVII Га-гаринские чтения» (Москва, 2001), на 4-ом Международном симпозиуме «Вакуумные технологии и оборудование» (Харьков, 2001), на 6-ом Всероссийском совещании-семинаре «Инженерно — физические проблемы новой техники» (Москва, 2001), на III Всероссийской научной конференции «Молекулярная физика неравновесных систем» (Иваново, 2001), на VII, VIII, IX Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России» (Москва, 2001-2003), на VIII, IX, X научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Москва, 2001-2003), на 14, 15-ом Международном симпозиуме «Тонкие пленки в оптике и электронике» (Харьков, 2002-2003), на 8-ой Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (Москва, 2002), на NATO-Russia Advanced Research Workshop «Nanostructured Thin Films and Nanodispersion Strengthened Coatings» (Moscow, 2003), на XVI Международном симпозиуме «Тонкие пленки в электронике» (Москва, 2004).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ в научных журналах, а также в материалах всероссийских и международных конференций и симпозиумов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 78 наименований и 1 приложения. Работа содержит 186 страниц машинописного текста, в том числе. 20 таблиц и 103 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, определена цель и поставлены задачи работы, сформулированы положения, определяющие новизну и практическую ценность полученных результатов, перечислены положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлены результаты анализа состояния, тенденций развития и перспективных направлений применения многослойных на-норазмерных тонкопленочных покрытий, а также особенностей оборудования и технологий их формирования.

Показано, что наноструктурные пленки обладают комплексом уникальных характеристик: ультравысокими твердостью и прочностью, высокой упругостью восстановления и вязкостью, повышенной коррозионной стойкостью. Многослойные тонкопленочные покрытия и технологии их формирования получили широкое распространение и занимают весьма обширную область, включающую в себя целый ряд направлений физики, химии, биологии, электроники, медицины и других наук.

До недавнего времени требования к процессам формирования и к самим многослойным покрытиям, применяющимся в электронике, оптике и других областях, назначались с целью обеспечения заданных целевых свойств многослойной структуры и не распространялись на механические свойства покрытий. Однако, анализ литературы показал, что практически ко всем многослойным структурам, независимо от их целевого назначения, предъявляются требования по стойкости к механическому воздействию. Многослойная структура должна обладать не только заданными функциональными показателями, но и высокими адгезионными (прочность сцепления с основой) и механическими (твердость, износостойкость) свойствами (табл.1).

Формирование многослойных тонкопленочных структур на основе на-нопленок ионно-плазменными методами требует модернизации существующей технологии. Наиболее востребованными и перспективными для получения наноразмерных пленок являются технологии формирования тонкопленочных покрытий, позволяющие за один рабочий цикл воспроизводимо изменять толщину в широком диапазоне (1...500 нм) и количество слоев до нескольких тысяч.

В результате анализа существующих методов нанесения тонкопленочных покрытий установлено, что для формирования широкого спектра многофункциональных тонкопленочных покрытий наиболее перспективно объединение методов магнетронного распыления, импульсного дугового и ионно-лучевого осаждения в одном технологическом цикле.

В настоящее время для формирования многофункциональных покрытий используется оборудование различного класса - от недорогих установок периодического действия до автоматических линий и оборудования кластерного типа. Существующее оборудование, ориентированное на электронную промышленность, при соответствующей модернизации может быть быстро перестроено на другое направление производства широкого спектра изделий.

Таблица 1.

Назначение и требования к многослойным тонкопленочным структурам

Таблица 1 (продолжение)

Машино- И (0,02-0,06)/ Износо- Стойкость Импульс-

строение ЛПС/С(1,5-2) стойкое к механи- ный дуго-

«■лвнннвв покрытие ческому вой разряд

Ш^т/ШШЯ воздейст-

ИНРиИ^ - хш вию

шмытл ТКО,01-0,02)/П+ Износо- Стойкость Магне-

ЯрШ^^аХ +^N(0,01-0,02)/ стойкое к механи- тронное

ЛП]Ч(3-5) покрытие ческому распыле-

П^Ш/Ш/ воздейст- ние

/п+та* вию

Примечание. Слои материалов в многослойных структурах указаны слева

направо, последовательно от подложки (основы). Через запятую перечисле-

ны материалы, взаимозаменяющие друг друга. Цифры, указанные в скобках,

соответствуют толщине отдельного слоя в мкм.

При формировании слоев с размерами 10... 100 нм возникают принципиальные трудности физического и технологического характера, в количественном измерении характеристик отдельных пленок и многослойных структур. Интерпретация свойств наноразмерных тонких пленок является достаточно сложной задачей из-за большого разнообразия факторов, влияющих на характеристики пленок. Подробному исследованию, проработке и обоснованию подлежат такие вопросы, как: выявление оптимального количества слоев в покрытии, определение оптимальной толщины нанопленок, определение порядка чередования слоев (более толстые нанопленки из пластичных материалов со сверхтонкими из супертвердых материалов или наоборот), подготовка поверхности перед нанесением (шероховатость, микрорельеф).

Во второй главе представлены физико-химические аспекты формирования многослойных тонкопленочных наноразмерных структур и освещены проблемы измерения механических свойств тонких пленок посредством микро- и наноиндентирования.

Аналитические исследования процесса формирования тонких пленок, влияния их структуры, границ раздела поверхностей и самой поверхности пленки на ее механические свойства показали, что современными ионно-плазменными методами можно получить высокие прочностные показатели двумя прямо противоположными способами: снижая концентрацию дефектов структуры (в пределе приближаясь к идеальному монокристаллическому со-

стоянию) или, наоборот, увеличивая ее вплоть до создания мелкодисперсного нанокристаллического или аморфного состояния.

Другими словами, регулируя количество дефектов можно увеличивать прочностные показатели материала (твердость) и одновременно с этим сохранить для данного материала высокий уровень пластичности и вязкости разрушения. Одним из путей повышения прочности материала при сохранении или даже увеличения пластичности, является формирование многослойных наноразмерных тонкопленочных покрытий.

Теоретически обоснована зависимость прочности многослойных тонкопленочных композиций от энергии связи (адгезии) пластичных и хрупких (упрочняющих) слоев. Обоснован избирательный подход к выбору материалов, которые войдут в состав композиционного материала. Показано, что с помощью выбора материала и температуры подложки можно варьировать величину и знак внутренних напряжений в пленках.

В результате анализа методов и условий осаждения тонких пленок с повышенными прочностными свойствами, были выявлены технологические факторы, оказывающие существенное влияние на формирование неравновесной структуры пленок. В результате аналитических исследований установлено, что в многослойных композициях рекомендуется объединять слои и пленки материалов, которые значительно отличаются по механическим характеристикам, обладают высокой стабильностью свойств и обеспечивают прочную связь (адгезия) между слоями.

Проведен анализ существующих теоретических моделей расчета твердости. Показано, что многочисленные попытки смоделировать структуру многослойного покрытия приводят к системам уравнений, в которых присутствует значительное количество допущений, приближений и для которых не существует аналитического решения. Поэтому результаты теоретической

оценки структурных

I I ________________ПАпалт. л. * * л.

а) б)

Рис.1. Методы микро- (а) и наноиндентирования (б)

параметров покрытия сопровождаются проведением экспериментов и исследования тонких пленок носят эмпирический характер.

Исследованы проблемы измерения твердости тонких пленок посредством микро- и наноинден-

тирования (рис.1). Показано, что стандартный метод Виккерса не может быть использован для измерения твердости покрытий с толщинами менее 5,6 мкм и в том числе субтонких, нанометровых пленок и слоев.

С помощью метода наноиндентирования установлено, что создание в пленочных материалах дислокационных барьеров и регулирование расстояний между ними позволяют управлять прочностью и пластичностью. При неизменном объемном содержании пластичных и хрупких слоев прочностью многослойных композиций можно управлять путем изменения их толщины.

Третья глава посвящена разработке технологического оборудования для нанесения многослойных тонких пленок.

Разработаны технологические и конструкционные варианты (рис.2), реализованные на модернизированном и специально созданном многопозиционном оборудовании для нанесения тонких пленок в вакууме (рис.3,4).

Экспериментально подтверждено, что несколько принципиально различных методов осаждения тонких пленок могут быть успешно объединены в одном технологическом цикле, что позволяет расширить спектр формируемых многофункциональных тонкопленочных покрытий.

Формирование покрытий проводилось на трех экспериментальных и одной промышленной установках с помощью следующих методов нанесения тонких пленок в вакууме: резистивного термического испарения, магнетрон-ного распыления, дугового, ионно-лучевого и газофазного осаждения.

На данном оборудовании отрабатывались технологические режимы нанесения однослойных пленок гидрогенизированного аморфного углерода (алмазоподобного углерода - в атмосфере циклогексана, формирова-

нне А1 и Си пленок различной толщины (0,05... 1 мкм), осаждениеН (0,01...1 мкм), №> (0,015... 1 мкм) и а-С:Н (0,03...0,5 мкм) пленок, а также композиций на их основе. Пленки Т1 и №> формировались методами магнетронного распыления и дугового осаждения в вакууме. Осаждение Т1 (0,025...0,2 мкм) и А1 (0,1...0,8 мкм) пленок, а также композиций на их основе с толщиной 0,45...2,6 мкм и количеством слоев до 7 осуществлялось методом магнетрон-ного распыления на постоянном токе.

Источник на основе магнетронного разряда с полым катодом был введен в конструкцию вакуумного стенда для формирования многослойных покрытий с содержанием а-С:Н слоев методом ионно-лучевого осаждения.

Конструктивное расположение источников на данном оборудовании позволяет одновременно наносить покрытие посредством магнетрона или дугового источника и обрабатывать поверхность подложки ионным пучком с помощью автономного источника ионов (АИИ).

д) Формирование многослойного покрытая с нанесением углеродных а -С:Н пленок

Рис.2. Варианты формирования многослойных и многокомпонентных покрытий

Рис.3. Вакуумный универсальный пост, общий вид (а) и ориентация источников (б): 1 - вакуумная камера, 2 - автономный источник ионов, 3 -магнетрон на постоянном токе, 4 - дуговой источник с холодным катодом ИД-200-01, 5 - подложкодержатель, 6 - галогенные лампы с расширенным инфракрасным спектром, 7 — защитный экран, 8 - вал вращения экрана, 9 - вал вращения подложкодержателя

Рис.4. Модернизированная промышленная установка «Оратория-5», общий вид (а) и вариант распределения технологических операций по позициям (б)

Отработка технологии и режимов формирования многослойных покрытий осуществлялась также на модернизированной промышленной установке 01НИ-7-006 (см. рис.4).

При проведении аналитических исследований полученных тонкопленочных структур было задействовано различное оптико-электронное и измерительное оборудование, а именно растровый электронный микроскоп «CamScan S4-88DV100», сканирующий туннельный микроскоп «СММ-2000Т» и микроинтерферометр «МИИ-4».

Для измерения твердости полученных тонкопленочных покрытий использовались микротвердомер Shimadzu HMV-2000 и нанотвердомер Nano-Hardness Tester (CSM Instruments). Сравнительный анализ результатов измерений на этих приборах показал, что совместное исследование методами микро- и наноиндентирования позволяет получить наиболее полное представление о свойствах покрытия. Посредством микроиндентирования осуществляется интегральная оценка твердости всей композиции на реальных образцах, а посредством наноиндентирования можно оценить твердость каждого слоя, но только на специальных образцах (кремний, ситалл и т.п.).

В четвертой главе представлены результаты исследований одно- и многослойных наноразмерных пленочных структур, полученных на экспериментальном оборудовании.

Эффект упрочнения материала при его нанометровых размерах (нано-эффект) исследовался на однослойных А1 (0,08... 1 мкм), Си (0,05...0,8 мкм), Ti (0,06... 1 мкм), Nb (0,09... 1 мкм) пленках, сфомированных на А1 основе.

В результате исследований было подтверждено, что механические свойства материала пленки (в данном случае твердость) сильно зависят от ее размеров. Пленки с нанометровыми толщинами обладают твердостью, которая в несколько раз превышает значение твердости обычных массивных материалов. Исследования показали, что наноэффект проявляется на тонких пленках (0,01...0,15 мкм) независимо от материала пленки и материала основы (рис.5). На проявление наноэффекта для однослойных металлических пленок практически не оказывает влияния температура предварительного нагрева основы в пределах 373...623 К.

Интересным феноменом, обнаруженным впервые, является влияние метода осаждения тонких пленок на характер и величину наноэффекта. Механические свойства пленок (твердость) из одного и того же материала, сформированные на одной и той же основе, но принципиально различными методами осаждения, существенно отличаются друг от друга.

Влияние толщины (0,01...0,8 мкм) отдельного слоя и количества слоев (2...7) на твердость многослойного покрытия исследовалось на Ti/Al, Ti/Cu, 12

Рис.5. График зависимости твердости нанопленок от толщины

71/№, Т!/«-С:Н многослойных образцах, сформированных на однофазных А1 и 81 подложках, а также подложках сложного химического состава из коррозионно-стойкой (17Х18Н9) и инструментальной (Р6М5) стали.

В процессе экспериментов было установлено, что в многослойном покрытии может происходить разупрочнение сверхтонких пленок при выборе материалов составляющих слоев случайным образом. Для сохранения наноэффекта в многослойном покрытии необходимо избирательно подходить к определению толщины каждого конкретного слоя.

Впервые для ряда материалов экспериментально установлено, что сохранить высокую твердость многослойного покрытия на основе наноразмер-ных пленок возможно при объединении слоев с толщиной не более 10... 15

нм. Для многослойных композиций на основе металлических пленок было установлено, что с увеличением процентного содержания (толщины слоя) более пластичной составляющей, твердость покрытия повышается.

В результате исследований посредством микро- и наноин-дентирования установлено, что с увели-

Глубина внедрения ^ Рис.6. Межфазные границы раздела многослойной тонкопленочной структуры С:Н/Т1 с толщиной слоев 0,03 мкм

чением толщины пластичного слоя возрастает значение критической нагрузки, т.е. композиция становится менее хрупкой и восприимчивой к высокой скорости деформации.

Исследования показали, что посредством наноиндентирования можно обнаружить межфазные границы раздела между слоями в многослойном покрытии при достаточно низких скоростях деформирования. На рисунке 6 представлена кривая наноинлентирования, соответсвуюшая силе нагружения 4 мН и скорости 8 мН/мин, и обозначены межфазные границы раздела между слоями многослойной структуры

Внедрение результатов работы:

Материалы диссертационной работы и полученные результаты использованы:

1. В ОАО ЦНИТИ «Техномаш» при разработке технологических режимов формирования многослойных тонкопленочных покрытий, включающих слои алмазоподобного углерода, различного функционального назначения, в том числе для изделий электронной техники.

2. В ОАО «Московский завод «Спринт» при модернизации и запуске промышленной многопозиционной установки 01НИ-7-006.

3. В учебном процессе кафедры «Электронные технологии в машиностроении» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ состояния, тенденций развития и областей применения многослойных покрытий, а также оборудования и методов их формирования показал, что наиболее востребованными и перспективными для получения наноразмерных пленок являются методы магнетронного распыления, импульсного дугового и ионно-лучевого осаждения, позволяющие в пределах одного рабочего цикла воспроизводимо изменять толщину и количество слоев.

2. Проведенные исследования показали, что для повышения механических свойств (микротвердость) ряда металлических (А1, Си, "П, №>) и углеродных алмазоподобных пленок необходимо уменьшать их толщину до нанометровых размеров (10... 150 нм), при которых независимо от материала пленки, материала и температуры основы (в пределах 373...623 К) микротвердость повышается в 1,5... 4 раза (наноэффект) по сравнению пленками микрометровой толщины и монолитным материалом.

3. В результате исследований установлено, что в многослойных тонкопленочных покрытиях рекомендуется объединять слои материалов, которые значительно отличаются по механическим характеристикам, обладают высокой стабильностью свойств и обеспечивают прочную связь (адгезия) между слоями, например,

4. Посредством микро- и наноиндентирования получены результаты исследований многослойной структуры согласно которым для управления прочностью и пластичностью тонких пленок необходимо создавать в пленочных материалах дислокационные барьеры (межфазные поверхности раздела) и регулировать расстояние между ними.

5. Впервые для таких материалов электронной техники, как Т1 и №> экспериментально установлено, что для повышения твердости многослойной композиции на основе наноразмерных пленок необходимо объединение в одном многослойном покрытии сверхтонких пленок с толщиной не более 10...15НМ.

Основные результаты работы отражены в публикациях:

1. Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Влияние температуры нагрева поверхности подложки и толщины покрытия на микротвердость // Гагаринские чтения.: Тез. докл. 27-ой Международной молодежной научно-техн. конф. - М, 2001.-С. 70-71.

2. Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Физическая сущность прочности нано-композитных тонкопленочных покрытий // Инженерно-физические проблемы новой техники.: Сб. докл. 6-ого Всерос. совещания-семинара. - М., 2001. - С. 93-94.

3. Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Изучение природы прочности тонких пленок // Молекулярная физика неравновесных систем.: Сб. докл. 3-ей Всерос. научной конф. - Иваново, 2001. - С. 255-261.

4. Осипов А.В , Панфилов Ю В. Повышение механических свойств тонких пленок // Высокие технологии в промышленности России.: Сб докл. 7-ой Международной научно-техн. конф. - М., 2001. - С. 110-114.

5. Авцинов Р.И., Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Синтез тонкопленочных покрытий с повышенными прочностными свойствами // Вакуумная наука и техника.: Сб. докл. 8-ой научно-техн. конф. с участием зарубежных специалистов. - М., 2001. - С. 145-150.

6. Исследование твердости сверхтонких пленок / М.К. Бойченко, Е.В. Булыгина, Ю.А. Быков и др. // Тонкие пленки в оптике и электронике.: Сб. докл. 14-ого Международного симпозиума. - Харьков, 2002. - С. 144-146.

7. Булыгина Е.В., Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Исследование микротвердости многослойных пленок нанометровой толщины // Высокие технологии в промышленности России.: Сб. докл. 8-ой Международной научно-техн. конф. - М., 2002. - С. 42-47.

8. Булыгина Е.В., Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Измерение твердости пленочных структур // Состояние и проблемы измерений.: Сб. докл. 8-ой Всерос. научно-техн. конф. - М.» 2002, - С. 111-112.

9. Булыгина Е.В., Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Технологические и конструкционные варианты управления структурой тонких пленок // Тонкие пленки в оптике и электронике.: Сб. докл. 15-ого Международного симпозиума. - Харьков, 2003. - С. 133-137.

10. Осипов А.В., Панфилов Ю.В., Резникова С.А. Нанесение в вакууме тонкой пленки меди на заготовки печатных плат // Вакуумная наука и техника.: Сб. докл. 10-ой научно-техн. конф. с участием зарубежных специалистов.- М., 2003. - С. 256-260.

11. Osipov A.V., Panfilov Y.V., Prasolov S.N. Multilayer hard coatings for machinery needs // Nanostructured Thin Films and Nanodispersion Strengthened Coatings. NATO-Russia Advanced Research Workshop.: Proc. - Moscow, 2003. -P. 211.

12. Технология нанесения наноструктурных и нанокомпонентных покрытий / А.Н. Залесов, К.М. Моисеев, Ю.В. Панфилов и др. // Тонкие пленки в электронике.: Сб. докл. 1б-ого Международного симпозиума - М., 2004. -С.343-347.

13. Исследование твердости многослойных пленочных структур ти-тан/гидрогенизированный аморфный углерод посредством микро- и наноин-дентирования / А.В. Осипов, Ю.В. Панфилов, М.И. Петржик и др. // Справочник. Инженерный журнал. - 2004. - № 9. - С. 14-19.

$2 0 7 0 1

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ И

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ

ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ.

1.1. Многослойные тонкопленочные покрытия и области их применения.

1.1.1. Микроэлектроника.

1.1.2. Микроэлектромеханика.

1.1.3. Оптика.

1.1.4. Машиностроение. щ 1.2. Особенности технологий формирования многослойных нанокомпозитных тонкопленочных покрытий.

1.3. Оборудование для нанесения многослойных тонких пленок.

1.4. Перспективные направления применения тонкопленочных нанокомпозитных материалов.

Выводы по первой главе.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ * СТРУКТУР И ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ.

2.1. Процесс формирования тонких пленок в вакууме.

2.2. Влияние структуры пленки на ее механические свойства.

2.3. Влияние границ раздела поверхностей на свойства многослойной пленки. ф 2.4. Влияние поверхности пленки на ее свойства.

2.5. Теоретические модели расчета твердости.

2.6. Проблемы измерения твердости тонких пленок посредством микро- и наноиндентирования.

2.6.1. Особенности микроиндентирования.

2.6.2. Особенности наноиндентирования.

Выводы по второй главе.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКИХ ПЛЕНОК.

3.1. Опытно-экспериментальное оборудование.

3.1.1. Установка плазмохимического осаждения.

3.1.2. Установка нанесения тонких пленок в вакууме.

3.1.3. Вакуумный универсальный пост.

3.2. Промышленная установка вакуумного нанесения тонких пленок.

3.3. Аналитическое и измерительное оборудование.

Выводы по третьей главе.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ОДНО- И МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР.

4.1. Осаждение Al, Си, Ti и Nb пленок на А1 основу.

4.2. Осаждение Ti/«-C:H, Ti/«-C:H/Ti, Ti/Cu, Ti/Cu/Ti пленочных структур на А1 основу.

4.3. Осаждение А1 и Ti пленок на основу из коррозионно-стойкой стали.

4.4. Осаждение Ti/Al многослойных структур на основу из коррозионно-стойкой стали.

4.5. Осаждение Ti и многослойных Nb/Ti нанопленок ф на А1 основу.

4.6. Осаждение многослойных пленочных структур титан/гидрогенизированный аморфный углерод.

Выводы по четвертой главе.

В последнее время во многих областях науки и техники возрос интерес и ^ произошло расширение области применения многослойных покрытий с толщиной слоев менее 1 мкм. Это обусловлено возможностью значительной модификации или даже принципиального изменения свойств известных материалов, а также новыми возможностями создания материалов и изделий из структурных элементов нанометрового размера.

Варьируя толщиной пленок можно независимо от химического состава управлять свойствами материалов, например, получать диэлектрические или полупроводниковые характеристики у металлов, достигать более высокой прочности и микротвердости, например, меди и алюминия по сравнению с тиф таном или сталью, а используя многокомпонентные, многофазные и многослойные пленки можно формировать нанокомпозитные материалы с очень широким диапазоном функциональных назначений.

Различного рода нанокомпозитные пленочные структуры, обладающие заданными характеристиками, являются основой для дальнейшего развития таких областей как электроника, машиностроение, микросистемная техника, оптика, энергетика, биотехнология и многих других.

Сегодня, многослойные тонкопленочные покрытия используются в качеф> стве элементов сверхбольших интегральных микросхем (СБИС), рентгеновских зеркал, устройств с эффектом гигантского магнитного сопротивления (ГМС), микроэлектромеханических систем (МЭМС) - микродвигатели, зубчатые микромеханизмы, микротурбины, микропинцеты и др., кантилеверов сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), обрабатывающего инструмента (сверла для печатных плат и керамики, пробойники для перфорации и т.п.). В качестве мате-ф риалов таких покрытий используются металлы, например, Ti, Nb, Al, Си, W, Pt,

Au, а также алмазные и алмазоподобные пленки, нитриды, карбиды, оксиды и силициды металлов.

Одновременно с резким расширением ассортимента используемых материалов произошла переоценка и пересмотр требований к их параметрам, в частности, необходимым условием становится обеспечение совокупности функциональных характеристик использующихся материалов: кристаллохимической и термохимической совместимости, механической, тепловой и электрической стойкости, биосовместимости, низкой механической и термохимической усталости и электрической деградации.

При получении слоев с толщиной нанометрового диапазона возникают принципиальные трудности физического и технологического характера, в том числе связанные с методами исследования материалов и контроля изделий.

Исследованиями многослойных тонкопленочных покрытий занимались Ковалев JI. И. (квантовая электроника), Одиноков В. В. (микроэлектроника), Марахтанов М. И. (теплозащитные покрытия), Лучинин В. В. (микросистемная техника) и другие ученые. Однако в их работах не акцентировалось внимание на упрочняющие свойства наноразмерных многослойных покрытий, от которых зависит работоспособность СБИС, МЭМС, СЗМ, а также обрабатывающего инструмента для изделий электронной техники.

На сегодняшний день в области получения многослойных тонкопленочных покрытий с улучшенными механическими свойствами остаются открытыми вопросы выбора материала, толщины и количества слоев, формирования заданной структуры пленок, подготовки поверхности подложки перед осаждением покрытия и т.д.

Таким образом, возникла необходимость в создании научных основ выбора методов и режимов формирования упрочняющих наноразмерных многослойных тонкопленочных покрытий и измерения их характеристик для выявления взаимосвязей между структурными параметрами тонких пленок (размером наночастиц, включений, дефектов, толщины слоев и др.), морфологии границ раздела и свойствами нанокомпозитного материала в целом, а также для определения граничных условий формирования тонкопленочных структур с необходимыми функциональными характеристиками.

Цель работы

Создание научных основ выбора методов и режимов формирования нано-размерных тонких пленок и многослойных структур с повышенными механическими свойствами и измерения их характеристик.

Для достижения этой цели в работе решались следующие основные задачи:

- анализ существующих методов и средств нанесения многослойных упрочняющих покрытий;

- теоретические и экспериментальные исследования методов и режимов нанесения наноразмерных многослойных покрытий в едином вакуумном цикле;

- теоретические и экспериментальные исследования методов измерения прочностных свойств наноразмерных многослойных тонкопленочных покрытий;

- разработка многопозиционного вакуумного оборудования для нанесения упрочняющих наноразмерных многослойных покрытий;

Научная новизна

1. Впервые для ряда металлических (Al, Си, Ti, Nb) и углеродных алмазо-подобных (а-С:Н) пленок получены количественные характеристики повышения механических свойств (микротвердость) наноразмерных тонких пленок (наноэффект) по сравнению с пленками микрометрового диапазона и массивными материалами.

2. Экспериментально обнаружено, что независимо от метода осаждения с уменьшением толщины пленки проявляется наноэффект повышения микротвердости, однако степень ее повышения от метода осаждения зависит. щ 3. Впервые для таких материалов электронной техники, как Ti и Nb экспериментально установлено, что обеспечить высокую твердость многослойной композиции на основе наноразмерных пленок возможно при объединении в одном многослойном покрытии сверхтонких пленок с толщиной не более 10. 15 нм.

Практическая ценность работы

1. В результате анализа существующих методов нанесения тонкопленочных покрытий установлено, что для формирования широкого спектра многофункциональных тонкопленочных покрытий наиболее перспективно объединение методов магнетронного распыления, импульсного дугового и ионно-лучевого осаждения в одном технологическом цикле.

2. Получены технологические режимы и показана практическая возможность одновременного функционирования нескольких источников с принципиально различными методами осаждения тонких пленок, такими как магнетрон-ное распыление и ионно-лучевое осаждение.

3. В результате исследований установлено, что в многослойных компози-* циях рекомендуется объединять слои и пленки материалов, которые значительно отличаются по механическим характеристикам (твердость), обладают высокой стабильностью свойств и обеспечивают прочную связь (адгезия) между слоями, например, Ti и а-С:Н.

Методы исследования

В работе использованы теория планирования эксперимента и математической статистики, теоретические модели расчета механических свойств тонких пленок.

Экспериментальная часть работы выполнялась в лабораториях МГТУ им. Н. Э. Баумана, МИСиС и ОАО «Московский завод «СПРИНТ».

Достоверность результатов

Достоверность результатов диссертационных исследований обеспечивается использованием современного аналитического и измерительного оборудование, анализом и учетом возможных источников погрешностей и статистической обработкой результатов измерений.

Вклад автора

Диссертационная работа представляет собой обобщение результатов исследований, полученных автором лично и совместно с сотрудниками МГТУ им. Н. Э. Баумана Бойченко М. К. и Быковым Ю. А., а также с сотрудниками МИСиС Петржик М. И. и Штанским Д. В. и с сотрудниками ОАО «Московский завод «СПРИНТ» Бусловым В. Ю. и Свистуновым С. В.

Научный руководитель Панфилов Ю. В. и научный консультант Булыги-на Е. В. принимали участие в постановке задач, обсуждении полученных результатов и редактировании статей; Бойченко М. К. - в проведении совместных исследований твердости покрытий посредством микроиндентирования; Петржик М. И. - в проведении совместных исследований твердости покрытий посредством наноиндентирования и анализе полученных результатов.

Апробация

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной молодежной научной конференции «XXVII Гага-ринские чтения» (Москва, 2001), на 4-ом Международном симпозиуме «Вакуумные технологии и оборудование» (Харьков, 2001), на 6-ом Всероссийском совещании-семинаре «Инженерно - физические проблемы новой техники» (Москва, 2001), на III Всероссийской научной конференции «Молекулярная физика неравновесных систем» (Иваново, 2001), на УП, VIII, IX Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России» (Москва, 2001-2003), на VIII, IX, X научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Москва, 2001-2003), на 14,15-ом Международном симпозиуме «Тонкие пленки в оптике и электронике» (Харьков, 2002-2003), на 8-ой Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (Москва, 2002), на NATO-Russia Advanced Research Workshop «Nanostructured Thin Films and Nanodispersion Strengthened Coatings» (Moscow, 2003), на XVI Международном симпозиуме «Тонкие пленки в электронике» (Москва, 2004).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ в научных журналах, а также в материалах всероссийских и международных конференций и симпозиумов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 78 наименований и 1 приложения. Работа содержит 186 страниц машинописного текста, в том числе 20 таблиц и 103 рисунка.

Выводы по четвертой главе

1. Экспериментально подтверждено:

- механические свойства материала пленки (в данном случае твердость) сильно зависят от ее размеров (наноэффект);

- пленки с нанометровыми толщинами обладают твердостью, которая в несколько раз превышает значение твердости обычных массивных материалов;

- с уменьшением толщины слоев многослойной композиции уменьшается значение критической нагрузки, вызывающей образование трещин в покрытии;

2. Экспериментально установлено:

- в многослойном покрытии может происходить разупрочнение сверхтонких пленок при выборе материалов составляющих слоев случайным образом;

- для сохранения наноэффекта в многослойном покрытии необходимо избирательно подходить к определению толщины каждого конкретного слоя;

- при объединении в одном многослойном покрытии сверхтонких пленок с толщиной до 10. 15 нм не происходит разупрочнения всей пленочной композиции, а наблюдается прирост ее твердости;

- наноэффект проявляется на тонких пленках (50. 150 нм) независимо от материала пленки, материала основы и метода нанесения покрытия;

- на проявление наноэффекта для однослойных металлических пленок практически не оказывает влияния температура предварительного нагрева основы в пределах 100°С.350 °С;

- для многослойных композиций на основе металлических пленок с увеличением количества слоев в покрытии и с увеличением процентного содержания более твердой составляющей, твердость покрытия снижается; и наоборот, с увеличением процентного содержания более пластичной составляющей, твердость покрытия повышается;

- с увеличением толщины пластичного слоя твердость многослойной композиции незначительно уменьшается, но одновременно с этим возрастает значение критической нагрузки, т.е. композиция становится менее хрупкой и восприимчивой к высокой скорости деформации;

- посредством наноиндентирования можно обнаружить межфазные границы раздела между слоями в многослойном покрытии при достаточно низких скоростях деформирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные научные и экспериментальные исследования показали, что формирование многослойных наноразмерных материалов возможно только с помощью специальных технологий, отличительной чертой которых является избирательный характер выбора маршрута, метода и режимов осаждения пленок.

В настоящей работе были получены следующие основные результаты:

1. Проведенный анализ состояния, тенденций развития и областей применения многослойных покрытий, а также оборудования и методов их формирования показал, что наиболее востребованными и перспективными для получения наноразмерных пленок являются методы магнетронного распыления, импульсного дугового и ионно-лучевого осаждения, позволяющие в пределах одного рабочего цикла воспроизводимо изменять толщину и количество слоев.

2. Проведенные исследования показали, что для повышения механических свойств (микротвердость) ряда металлических (Al, Си, Ti, Nb) и углеродных алмазоподобных (а-С:Н) пленок необходимо уменьшать их толщину до нанометровых размеров (10. 150 нм), при которых независимо от материала пленки, материала и температуры основы (в пределах 373.623 К) микротвер-достъ повышается в 1,5.4 раза (наноэффект) по сравнению пленками микрометровой толщины и монолитным материалом.

3. В результате исследований установлено, что в многослойных тонкопленочных покрытиях рекомендуется объединять слои материалов, которые значительно отличаются по механическим характеристикам, обладают высокой стабильностью свойств и обеспечивают прочную связь (адгезия) между слоями, например, Ti и а-С:Н.

4. Посредством микро- и наноиндентирования получены результаты исследований многослойной структуры Ti/a-C:H/Ti/a-C:H/Ti, согласно которым для управления прочностью и пластичностью тонких пленок необходимо создавать в пленочных материалах дислокационные барьеры (межфазные поверхности раздела) и регулировать расстояние между ними.

5. Впервые для таких материалов электронной техники, как Ti и Nb экспериментально установлено, что для повышения твердости многослойной композиции на основе наноразмерных пленок необходимо объединение в одном многослойном покрытии сверхтонких пленок с толщиной не более 10. 15 нм.

БЛАГОДАРНОСТИ

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность своему научному руководителю д.т.н., профессору Панфилову Ю. В. и научному консультанту к.т.н., доценту Булыгиной Е.В. за постоянное внимание и поддержку. Бусло-ву В. Ю., Свистунову С. В., Карабанову Ю. В., Пинчукову В. С. и Хореву А. А. - за помощь в проведении экспериментов и наладке промышленного оборудования. Бойченко М. К., Быкову Ю. А., Петржик М. И., Штанскому Д. В. - за помощь в исследовании полученных пленок. Выражаю глубокую благодарность Пащенко П. В., Моисееву К. В., Залесову А. Н. и Прасолову С. Н. за помощь в проведении экспериментов и наладке оборудования. Выражаю глубокую благодарность Пащенко П. В., Колесникову А. Г., Воронову В. В. за помощь во внедрении результатов на промышленных предприятиях и их использовании в учебном процессе.

1. Перспективы развития микросистемной техники в XXI веке / Д.М. Климов, А.А. Васильев, В.В. Лучинин и др. // Микросистемная техника. -1999,-№ 1.-С. 3-6.

2. Нанотехнологии и зондовая микроскопия / Ж.И. Алферов, А.Л. Асеев, С.В. Гапонов и др. // Микросистемная техника. 2003. - № 8. - С. 3-13.

3. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 496 с.

4. Панфилов Ю.В., Рябов В.Т., Цветков Ю.Б. Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы. Учеб. для техникумов. — М.: Радио и связь, 1988. 320 с.

5. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. -М.: Радио и связь, 1982. 72 с.

6. Семенов А.П., Белянин А.Ф., Семенова И.А. Низкотемпературный синтез тонких пленок алмазоподобного углерода пучками заряженных частиц // Тонкие пленки в электронике.: Сб. докл. 12-ого Международного симпозиума -Харьков, 2001. С. 156-160.

7. Слоистые структуры алмаз/AlN в устройствах электронной техники / А.Ф. Белянин, П.В. Пащенко, А.А. Бляблин и др. // Тонкие пленки в электронике.: Сб. докл. 12-ого Международного симпозиума Харьков, 2001. - С. 65-72.

8. Установка для формирования многослойных структур на основе алмазных пленок / А.Ф. Белянин, П.В. Пащенко, К.Ю. Петухов и др. // Алмазные пленки и пленки родственных материалов.: Сб. докл. 5-ого Международного симпозиума — Харьков, 2002. С. 105-111.

9. Самойлович М.И., Белянин А.Ф. Алмазные и алмазоподобные углеродные пленки: формирование и строение // Тонкие пленки в оптике и электронике.: Сб. докл. 15-ого Международного симпозиума Харьков, 2003. - С. 6-38.

10. Корляков А.В., Лучинин В.В. Перспективная элементная база микросистемной техники // Микросистемная техника. — 1999. № 1. С. 12-15.

11. Быков В.А. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии // Микросистемная техника. — 2000. № 1. С. 21-33.

12. Мальцев П.П., Телец В.А., Никифоров А.Ю. Технологии и изделия микроэлектромеханики // Микросистемная техника. 2001. - № 10. С. 18-24.

13. Шалобаев Е.В., Старжинский В.Е., Шилько С.А. Технология изготовления зубчатых колес и передач для микроэлектромеханических систем // Микросистемная техника. 2003. - № 10. С. 2-5.

14. Вернер В.Д., Пурцхванидзе И.А. Технологическая модульность в микросистемной технике // Микросистемная техника. 2003. - № 9. С. 17-21.

15. Szczyrbowski J., Brauer G., Teschner G. Antireflective coatings on large scale substrates produced by reactive twin-magnetron sputtering // Journal of Non-Crystalline Solids. 1997. - Vol. 218. - P. 25-29.

16. Szczyrbowski J., Brauer G., Ruske M. Some properties of ТЮ2 layers prepared by mid-frequency and dc reactive magnetron sputtering // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1997. - Vol. 218. - P. 262-266.

17. Brauer G., Szczyrbowski J., Teschner G. New approaches for reactive sputtering of dielectric materials on large scale substrates // Journal of Non-Crystalline Solids. 1997. - Vol. 218. - P. 19-24.

18. Szczyrbowski J., Brauer G., Ruske M. New low emissivity coating based on TwinMag sputtered Ti02 and Si3N4 layers // 2-nd International Conference on Coatings on Glass (ICCG) 1998. - P. 368-373.

19. Слепцов В.В., Бизюков А.А., Федоров С.А. Импульсное вакуумно-плазменное нанесение защитных покрытий на электрофотографические цилиндры//Микросистемная техника. -2001. -№10. С. 41-43.

20. Ильинский А.И. Структура и прочность слоистых и дисперсноупроч-ненных пленок. М.: Металлургия, 1986. — 143 с.

21. Патент 1783856 РФ. Способ получения износостойких покрытий на изделиях из твердых сплавов / И.Ю. Коняшин, Е.Ю. Леонов, А.И. Аникеев и др. //Б. И. -1995.- №8.

22. Патент 2012693 РФ. Способ получения покрытия / Ю.А. Скажутин, Е.П. Пантелеев, А.Н. Падеров и др. // Б.И. 1994. - № 9.

23. Патент 2026412 РФ. Защитное износостойкое покрытие рабочей поверхности измерительных инструментов / Э.И. Точицкий, О.В. Селифанов, В.В. Акулич и др. // Б.И. 1995. - № 1.

24. Патент 2039844 РФ. Способ нанесения на изделия защитно-декоративных покрытий / Г.Б. Вахминцев, В.И. Березников, Л.А. Уваров и др. // Б.И. -1995. -№20.

25. Патент 2061090 РФ. Многослойное износостойкое покрытие / А.С. Верещака, А.К. Кириллов // Б.И. 1996. - № 15.

26. Патент 2062817 РФ. Способ повышения износостойкости режущих инструментов / Г.В. Костин, A.M. Гордон, Э.Л. Федоров и др. // Б.И. 1996. - № 18.

27. Патент 2065508 РФ. Способ нанесения углеродного защитного покрытия / С.А. Воронов // Б.И. 1996. - № 23.

28. Патент 2070609 РФ. Многослойный материал для покрытия / Б.С. Хомяк//Б.И. 1996.-№ 35.

29. Патент 2070610 РФ. Многослойный материал для покрытия / Б.С. Хомяк // Б.И. 1996. -№ 35.

30. Патент 2078447 РФ. Многослойный материал для покрытия / Б.С. Хомяк, В.И. Шумейко, В.А. Сысоев и др. // Б.И. 1997. - № 12.

31. Патент 2096518 РФ. Многослойное композиционное покрытие на режущий и штамповый инструмент / А.С. Верещака, Г.В. Болотников, А.К. Кириллов и др. // Б.И. 1997. - № 32.

32. Патент 2109083 РФ. Способ плазменно-дугового нанесения покрытий в вакууме / В.А. Косинов, О.В. Косинов // Б.И. 1998. - № 11.

33. Патент 2127772 РФ. Многослойное тепловое барьерное покрытие подложки из сверхпрочного сплава и способ его нанесения / Д.С. Рикерби, Р.Д. Винг // Б.И. — 1999. № 8.

34. Патент 2167216 РФ. Способ упрочнения твердосплавного режущего инструмента / К.Н. Полещенко, И.Г. Волошина, С.Н. Поворознюк и др. // Б.И. -2001.-№ 14.

35. Патент 2171315 РФ. Способ получения защитного покрытия на лопатках газовых турбин / Е.Н. Каблов, С.А. Мубояджян, С.А. Будиновский и др. // Б.И.-2001.-№21.

36. Патент 96120506 РФ. Способ нанесения защитных покрытий в вакууме / В.Н. Анциферов, С.П. Косогор // Б.И. 1998. - № 36.

37. Патент 99111868 РФ. Способ формирования сверхпроводящего пленочного покрытия из нитрида ниобия и проводника на его основе / А.Ж. Туле-ушев, Ю.Ж. Тулеушев, В.Н. Лисицын и др. // Б.И. 2001. - № 19.

38. Верещака А.С., Елютин А.В. Разработка режущей градиентно-композиционной керамики с покрытием и определение областей ее технологического применения // Тез. докл. по материалам отчетных конференций. Министерство Образования РФ. М., 2001. - С. 21.

39. Phani A. R., Haefke Н. Nanostructured А^ОзМгОг multilayered thin films deposited by a sol-gel dip coating technique // 7-th International conference on nanostructured materials NANO-2004.: Book of abstracts Wiesbaden, Germany, 2004.-P. 412.

40. Технологические возможности структурной модификации свойств многофункциональных покрытий / Г.Д. Кузнецов, В.П. Сушков, В.А. Филатов и др. // Тез. докл. по материалам отчетных конференций. Министерство Образования РФ. М., 2001. - С. 88.

41. Одиноков В.В. Основы расчета параметров и создание автоматизированного многокамерного вакуумного оборудования непрерывного действия с магнетронными системами распыления для производства СБИС: Автореф. дис. . канд.техн.наук. М., 1995. — 48 с.

42. Ходасевич В.В., Гольцев В.П., Гоев А.И. Влияние предварительного ионного облучения (метод КИБ) на физико-механические свойства материала подложки // Вакуумная техника и технология. — 1991. № 2. - С. 32-36.

43. Локализованная деформация многокомпонентных тонких пленок / Ф.В. Кирюханцев, А.Н. Шевейко, Д.В. Штанский и др. // Тез. докл. по материалам отчетных конференций. Министерство Образования РФ. М., 2001. — С. 84.

44. Vepfek S., Reprich S. // Thin Solid Films. 1995. - Vol. 268. - P. 64.

45. Носырев А.Н. Исследование многослойных наноструктур и теплофизических процессов синтеза интерметаллидов на их основе: Автореф. дис. . канд.техн.наук. -М., 2004. 18 с.

46. Вакуумное модульное оборудование для экологически чистых и ресурсосберегающих технологий: Анализ проблем. Пути решения / Н.В. Василенко, Е.Н. Ивашов, JI.K. Ковалев и др. Красноярск: НИИ СУВПТ; М.: Московский полиграфический дом, 1999. - 96 с.

47. Машин А.И., Хохлов А.Ф., Ершов А.В. Наноразмерные тонкопленочные мультиструктуры на основе аморфного кремния // Тез. докл. по материалам отчетных конференций. Министерство Образования РФ. — М., 2001. С. 10.

48. Повышение стойкости инструмента с помощью многокомпонентных наноструктурных тонкопленочных покрытий / Ю.В. Панфилов, И.В. Гладышев, Е.А. Левашов и др. // Справочник. Инженерный журнал. — 2004. № 4. - С. 4042.

49. Иевлев В.М. Структурные превращения в тонких пленках М.: Металлургия, 1988. -173 с.

50. Палатник Л.С. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок М.: Наука, 1972. - 203 с.

51. Гончарова Н.В. Особенности формирования дислокационной структуры в промышленных монокристаллах арсенида и фосфида галлия большого диаметра: Автореф. дис. . канд.техн.наук. -М., 2002. 27 с.

52. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию — М.: Машиностроение-1, 2003.-112 с.

53. Иевлев В.М. Рост и структура тонких пленок и нитевидных кристаллов М.: Металлургия, 1989. - 205 с.

54. Майссел Л., Глэнг Р. Технология тонких пленок (Справочник). Пер. с англ. М.: Советское радио, 1977. - 768 с.

55. Поляк М.С. Технология упрочнения. Методы упрочнения М.: Л.В.М. - Скрипт, Машиностроение, 1995. — 688 с.

56. Панфилов Ю.В. Анализ технологии вакуумного формирования сверхтонких пленок // Микросистемная техника. — 2001. № 1. - С. 22-25.

57. Штанский Д.В. Закономерности фазовых и структурных превращений в многокомпонентных сплавах и керамических пленках. Автореф. дис. . д-р.физ.-мат.наук. М., 2001. - 46 с.

58. Исследование влияния ионной бомбардировки на рост пленок ниобия / В.В. Наумов, В.Ф. Бочкарев, А.А. Горячев и др. // Высокие технологии в промышленности России.: Сб. докл. 8-ой Международной научно-техн. конф. М., 2002. - С. 33-36.

59. Булыгина Е.В., Доценко С.Ю. Использование пылевой плазмы в технологии тонких пленок // Высокие технологии в промышленности России.: Сб. докл. 8-ой Международной научно-техн. конф. -М., 2002. С. 81-83.

60. Гиваргизов Е.И. Искусственная эпитаксия М.: Наука, 1988. - 176 с.

61. Авцинов Р.И., Осипов А.В., Панфилов Ю.В. Синтез тонкопленочных покрытий с повышенными прочностными свойствами // Вакуумная наука и техника.: Сб. докл. 8-ой научно-техн. конф. с участием зарубежных специалистов.-М., 2001.-С. 145-150.

62. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. Под ред. В.М. Глазова. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 1982.-528 с.

63. Исследование влияния стационарного ВЧ-разряда на процесс формирования покрытий, наносимых методом КИБ / Г.И. Костюк, А.Ю.

64. Волошко, С.В. Гулый и др. // Вакуумные технологии и оборудование: Сб. докл. 4-ого Международного симпозиума Харьков, 2001. - С. 239-250.

65. К природе невоспроизводимости структуры и свойств твердотельных материалов / Н.В. Бодягин, С.П. Вихров, С.М. Мурсалов и др. // Микроэлектроника. 2002. - № 4. - С. 307-313.

66. Способ определения твердости субтонких защитных покрытий / М.К. Бойченко, Ю.А. Быков, С.Д. Карпухин и др. // Состояние и проблема измерений: Сб. докл. 8-ой Всерос. научно-техн. конф. — М., 2002. — С. 109-110.

67. Быков Ю.А., Карпухин С.Д. Способ определения твердости субтонких защитных покрытий // Справочник. Инженерный журнал. 2003. - № 10. - С. 26-30.

68. Vepfek S. J., Haussmann М., Reiprich S. // Surf. Coat. Technol. 1996. -Vol. 86-87. - P. 394.

69. Xiaodong Li, Bharat Bhushan. Measurement of fracture toughness of ultra-thin amorphous carbon films // Thin Solid Films. 1998. - Vol. 315. - P. 214-221.

70. Oliver W.C., Pharr G.M. // J. Mater. Res. 1992. - Vol. 7 - P. 1564.

71. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. Физические величины: Справочник М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

72. Ding J., Meng Y., Wen S. Mechanical properties and fracture toughness of multilayer hard coatings using nanoindentation // Thin Solid Films. 2000. - Vol. 371.-P. 178-182.