RU183138U1 - Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении - Google Patents
Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении Download PDFInfo
- Publication number
- RU183138U1 RU183138U1 RU2018109821U RU2018109821U RU183138U1 RU 183138 U1 RU183138 U1 RU 183138U1 RU 2018109821 U RU2018109821 U RU 2018109821U RU 2018109821 U RU2018109821 U RU 2018109821U RU 183138 U1 RU183138 U1 RU 183138U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- sputtering
- disk
- target
- magnetron sputtering
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007907 direct compression Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области микроэлектроники, а именно к производству распыляемых мишеней для изготовления тонкопленочных нанокомпозитов. Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении включает два распыляемых материала, расположенных в зоне магнетронного распыления, первый из которых выполнен в виде диска с диаметром, превышающим наружный диаметр зоны распыления, второй распыляемый материал также выполнен в виде диска, наложенного на диск первого распыляемого материала коаксиально по отношению к распыляемой зоне, при этом диаметр диска второго распыляемого материала меньше наружного диаметра зоны распыления и превышает внутренний диаметр этой зоны. Такая конструкция составной мишени позволяет стабилизировать и обеспечить однородность распыления за счет устранения деформации мишени.
Description
Полезная модель относится к области микроэлектроники, а именно, к производству распыляемых мишеней для изготовления тонкопленочных нанокомпозитов.
В технологии производства элементов памяти на основе структур, демонстрирующих эффекты переключения между высокоомным и низкоомным состоянием, используются металл-диэлектрические нанокомпозиты, в которых резистивное переключение связано с образованием/разрушением в диэлектрической матрице металлизированных каналов проводимости под действием электрического поля или тока (Resistive Switching. From Fundamentals of Nanoionic Redox Processes to Memristive Device Applications. Ed. by D. Ielmini and R. Wasser. Wiley-VCH. 755 p. 2015). Тонкопленочные нанокомпозиты изготавливают путем распыления составных мишеней, что обусловлено трудностью или невозможностью получения нанокомпозитов непосредственным спресовыванием и/или спеканием компонентов. Поэтому использование составных мишеней, позволяющих получать пленки нанокомпозитов с заданным химическим составом, представляет прекрасную альтернативу традиционным способам.
Известны способы изготовления составных мишеней магнетронного источника: 1) Авт. св. СССР №1025754 «Способ изготовления мишени магнетронного источника», 2) Патент РФ №2068886 «Способ изготовления и реставрации мишени для магнетронного распыления в вакууме», 3) Патент РФ 2392686 «Составная мишень для распыления и способ ее получения». Они включают выполнение углубления в основе мишени путем распыления материала основы в магнетронном источнике и заполнение углубления материалом покрытия с разнородными физико-химическим свойствам по отношению к основе путем литья, либо заполнения углубления распыленным материалом, а распыляемый материал укладывают в углубление, нагревают вместе с основой до определенной температуры и запрессовывают в углубление.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является составная мишень для магнетронного распыления, описанная в патенте РФ №2352684, представляющая собой диск из распыляемого материала, в котором, в распыляемой зоне, по двум концентрическим окружностям в шахматном порядке высверлены отверстия и в них прессовой посадкой закреплены литые цилиндрические вставки из других распыляемых материалов.
К недостаткам такой конструкции относится возникновение механических напряжений в мишени при ее нагреве в процессе магнетронного распыления, что приводит к деформации вставок и неоднородности распыления.
Техническим результатом, получаемым в предлагаемой полезной модели является стабилизация и обеспечение однородности распыления за счет устранения деформации мишени.
Указанный технический результат достигается тем, что в составной мишени для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении, включающей два распыляемых материала, расположенных в зоне магнетронного распыления, первый из которых выполнен в виде диска с диаметром, превышающим наружный диаметр зоны распыления, второй распыляемый материал также выполнен в виде диска, наложенного на диск первого распыляемого материала коаксиально по отношению к распыляемой зоне, при этом диаметр диска второго распыляемого материала меньше наружного диаметра зоны распыления и превышает внутренний диаметр этой зоны.
Принципы и типовая конструкция установки магнетронного распыления. В магнетронных системах используются скрещенные магнитные и электрические поля. Распыление мишени происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа, образующимися в плазме аномального тлеющего разряда. В сильном магнитном поле достигается локализация плазмы вблизи поверхности распыляемой мишени и увеличивается плотность ионного тока.
Основными составляющими магнетронной системы являются катод-мишень, анод и магнитная система. Принципиальная схема и принцип работы кольцевого планарного магнетрона приведена на фиг. 1 [В.Е. Миначев. Нанесение пленок в вакууме. Серия Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники, книга 6. Изд. Высшая школа, 1989]. На фиг. 1: 1, 3 - уплотнительные прокладки, 2 - изолирующее кольцо, 4 - фланец камеры, 5 - зона плазмы, 6 - подложка, 7 - пленка, получаемая при распылении, 8 - зона распыления, 9, 11 - электрическое и магнитные поля, 10 - анод, 12, 15 - периферийные и центральный магниты, 13 - основание магнитного блока, 14, 17 - трубки подачи и слива воды, 16 - зажим, 18 - корпус, 19 - мишень-катод.
В кольцевом планарном магнетроне все элементы смонтированы в корпусе 18, присоединенном к рабочей камере через промежуточное изолирующее кольцо 2 и фланец 4 с вакуумными уплотнительными прокладками 1 и 3. Дискообразная мишень-катод 19 охлаждается проточной водой по трубкам 14 и 17. Напряжение подается на катод через зажим 16 и составляет 300-700 В. Под катодом расположен магнитный блок, состоящий из центрального 15 и периферийных 12 постоянных магнитов, закрепленных на основании блока 13, изготовленного из магнитомягкого материала. Магнитный блок создает магнитное поле 11 (порядка 200-500 Гс). Составляющая поля параллельна плоскости катода. Анод 10 расположен над катодом и может находится либо под потенциалом земли, либо под напряжением 30-100 В относительно катода и обеспечивает образование электрического поля 9. Составляющая этого поля перпендикулярна плоскости катода.
При подаче отрицательного потенциала на катод в прикатодной области образуется зона скрещенного магнитного и электрического полей. Находящиеся там электроны, совершая сложные движения под действием полей, ионизируют газ. В результате возникает разряд и над поверхностью катода образуется кольцеобразная (торообразная) зона плазмы 5, сопровождающаяся световым излучением. При этом положительные ионы рабочего газа ускоряются в направлении катода, бомбардируя и распыляя его поверхность в зоне 8, называемой зоной эрозии или зоной распыления. Атомы материала, выбитые с поверхности мишени, осаждаются в виде пленки 7 на подложке 6, а также частично рассеиваются молекулами остаточных газов и осаждаются на стенках рабочей камеры.
На Фиг. 2 представлена схема составной мишени, где 19 - диск первого распыляемого материала, 20 - диск второго распыляемого материала, 8 - зона распыления (ее границы обозначены пунктиром).
Ниже приведен конкретный пример реализации. Для получения нанокомпозита в качестве первого распыляемого материала взят диск графита (марка МПГ-7, чистота 99,9999) диаметром 100 мм и толщиной 5 мм. Наружный (D1) и внутренний (D2) диаметры зоны распыления определены экспериментально путем тестового распыления данного диска. В результате этого процесса на поверхности графита сформирован кольцеобразный трек, определяющий границы зоны распыления (типичный вид этой зоны иллюстрирует фиг. 3: 19 - диск распыляемого материала (графит), 8 - зона распыления). При рабочем давлении газа (аргон) в камере 1 Па они составляют D1=90 и D2=70 мм.
В качестве второго распыляемого материала взят диск меди (марка МБЧ, чистота 99,997) диаметром D3=75 мм и толщиной 1 мм. Для получения составной мишени этот диск был наложен на графитовый диск коаксиально по отношению к треку 8, сформированному на графитовом диске в процессе тестового распыления.
Процесс магнетронного распыления данной составной мишени выполнен при давлении аргона в камере 1 Па и мощности на мишени 500 Вт в течение 15 мин. В результате на подложке из стекла, закрепленной на аноде напылительной камеры, получена пленка нанокомпозита (алмазоподобный графит)/Cu толщиной 0,1 мкм. Анализ состава полученного нанокомпозита по методу энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показал, что в алмазоподобном графите присутствует медь в соотношении 0.3/1, что соответствует расчетному значению (D3 2-D2 2)/(D1 2-D3 2)=0.29/1.
Claims (1)
- Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении, включающая два распыляемых материала, расположенных в зоне магнетронного распыления, первый из которых выполнен в виде диска с диаметром, превышающим наружный диаметр зоны распыления, отличающаяся тем, что второй распыляемый материал также выполнен в виде диска, наложенного на диск первого распыляемого материала коаксиально по отношению к распыляемой зоне, при этом его диаметр меньше наружного диаметра зоны распыления и превышает внутренний диаметр этой зоны.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018109821U RU183138U1 (ru) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018109821U RU183138U1 (ru) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU183138U1 true RU183138U1 (ru) | 2018-09-12 |
Family
ID=63580701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018109821U RU183138U1 (ru) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU183138U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792977C1 (ru) * | 2022-07-12 | 2023-03-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Планарный магнетрон с ротационным центральным анодом |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2068886C1 (ru) * | 1991-06-10 | 1996-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Способ изготовления и реставрации мишени для магнетронного распыления в вакууме |
RU2352684C1 (ru) * | 2007-08-03 | 2009-04-20 | Вадим Георгиевич Глебовский | Вольфрам-титановая мишень для магнетронного распыления и способ ее получения |
KR20160035533A (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 명지대학교 산학협력단 | 승강 부재, 이를 이용하는 전자파 차단 차폐막 형성 방법 및 그 장치 |
EA026548B1 (ru) * | 2009-04-10 | 2017-04-28 | Сэн-Гобэн Коутинг Солюшнз | Способ получения мишени термонапылением |
-
2018
- 2018-03-20 RU RU2018109821U patent/RU183138U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2068886C1 (ru) * | 1991-06-10 | 1996-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Способ изготовления и реставрации мишени для магнетронного распыления в вакууме |
RU2352684C1 (ru) * | 2007-08-03 | 2009-04-20 | Вадим Георгиевич Глебовский | Вольфрам-титановая мишень для магнетронного распыления и способ ее получения |
EA026548B1 (ru) * | 2009-04-10 | 2017-04-28 | Сэн-Гобэн Коутинг Солюшнз | Способ получения мишени термонапылением |
KR20160035533A (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 명지대학교 산학협력단 | 승강 부재, 이를 이용하는 전자파 차단 차폐막 형성 방법 및 그 장치 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792977C1 (ru) * | 2022-07-12 | 2023-03-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Планарный магнетрон с ротационным центральным анодом |
RU2794524C1 (ru) * | 2022-10-14 | 2023-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет" СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Магнетронное распылительное устройство |
RU2798494C1 (ru) * | 2022-12-19 | 2023-06-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Комбинированная мишень для планарного магнетрона и способ её изготовления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Waits | Planar magnetron sputtering | |
US4094764A (en) | Device for cathodic sputtering at a high deposition rate | |
KR20020005512A (ko) | 마그네트론 스퍼터링 반응기의 바이어스 차폐판 | |
CN104046943A (zh) | 低压电弧等离子体浸没涂层气相沉积和离子处理 | |
JP2020066800A (ja) | 大容量プラズマcvd処理用プラズマ通路 | |
RU183138U1 (ru) | Составная мишень для получения нанокомпозитов при магнетронном распылении | |
JP3045752B2 (ja) | 薄膜スパツタリング方法および装置 | |
US11049697B2 (en) | Single beam plasma source | |
RU2631553C2 (ru) | Магнетронная распылительная система с инжекцией электронов | |
RU2522874C1 (ru) | Способ защиты поверхности алюминия от коррозии | |
RU2379378C2 (ru) | Способ ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленочных покрытий и установка для его осуществления | |
TW200303575A (en) | Titanium nitride thin film formation on metal substrate by chemical vapor deposition in a magnetized sheet plasma source | |
Nyaiesh | The characteristics of a planar magnetron operated at a high power input | |
Holland et al. | A radio frequency dielectric sputtering system with non-grounded electrodes | |
KR20130106575A (ko) | 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치 | |
Sanders et al. | Magnetic enhancement of cathodic arc deposition | |
US20220013324A1 (en) | Single beam plasma source | |
RU203823U1 (ru) | Магнетронное распылительное устройство для синтезирования неоднородной пленки на поверхности подложки | |
RU2607398C2 (ru) | Способ нанесения покрытий путем плазменного напыления и устройство для его осуществления | |
RU2797582C1 (ru) | Устройство для осаждения металлических пленок | |
RU2390580C1 (ru) | Малогабаритное магнетронное распылительное устройство | |
KR100239114B1 (ko) | 고속증착용 스퍼터링 시스템 | |
RU2740146C1 (ru) | Ионный источник (ионная пушка) | |
KR20040012264A (ko) | 고효율 마그네트론 스퍼터링 장치 | |
US20230282466A1 (en) | Sputter magnetron for operating with other plasma sources |