RU2567783C1

RU2567783C1 - Method for producing spattering target of magnetron source for coating deposition

Info

Publication number: RU2567783C1
Application number: RU2014117827/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Егорович Михеев; Алексей Васильевич Гирн; Игорь Иванович Хоменко
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method for producing a spattering target of a magnetron source for coating application involves forming a recess in a metallic substrate by spattering a metallic substrate material in the magnetron source and filling the recess with a coating material. The recess in the metallic substrate is mechanically processed symmetrically from both sides, and its width is enlarged by 28…30% by removing the metallic substrate material along a recess profile.

EFFECT: ensuring the required spattering quality of especially pure expensive materials by eliminating impurities of the chemical composition of the deposited coatings by means of the substrate material.

1 dwg

Description

Изобретение относится к вакуумной напылительной технике, используемой в электронной промышленности, а именно к способам изготовления распыляемых мишеней. Наиболее широко применяют планарные магнетроны (Минайчев В.Е. Нанесение пленок в вакууме. - М.: Высшая школа, 1989 г. - 108 с.). Их основным недостатком является низкий коэффициент использования материала покрытия при его распылении. Мишень должна обеспечивать высокий коэффициент использования материала, что особенно важно, так как она изготавливается из особо чистых и дорогостоящих материалов. Степень химической чистоты материала мишени в первую очередь оказывает влияние на качество наносимого пленочного покрытия, а также на устойчивость и стабилизацию процесса распыления.The invention relates to a vacuum spraying technique used in the electronic industry, and in particular to methods for manufacturing spray targets. The most widely used planar magnetrons (V. Minaichev. Application of films in a vacuum. - M.: Higher School, 1989 - 108 p.). Their main disadvantage is the low utilization of the coating material when spraying. The target should provide a high utilization rate of the material, which is especially important, since it is made from very clean and expensive materials. The degree of chemical purity of the target material primarily affects the quality of the applied film coating, as well as the stability and stabilization of the sputtering process.

Известен способ изготовления и реставрации мишени для магнетронного распыления в вакууме (Патент РФ 2068886, С23С 14/35, 1996), включающий изготовление основы из металла расходуемой части, но с допустимым превышением количества примесей относительно расходуемой части на 0,0049-0,135%, а расходуемую часть формируют из прутка алюминия особой чистоты и после заполнения им углубления основы всю мишень нагревают до 330-450°С и запрессовывают расходуемую часть в углубление.A known method of manufacturing and restoration of a target for magnetron sputtering in vacuum (RF Patent 2068886, C23C 14/35, 1996), including the manufacture of a base of metal of the consumable part, but with a permissible excess of the amount of impurities relative to the consumable part by 0.0049-0.135%, and the consumable part is formed from a rod of aluminum of high purity and after filling the recess of the base with it, the entire target is heated to 330-450 ° C and the consumable part is pressed into the recess.

К недостаткам известного способа можно отнести то, что способ не учитывает существующие отклонения конфигурации электрических и магнитных полей, которые наблюдаются в процессе нанесения покрытий, поэтому не гарантирует получения абсолютной чистоты химического состава наносимых покрытий, так как в основе имеются незначительные примеси и он применим только для нанесения алюминиевых покрытий.The disadvantages of this method include the fact that the method does not take into account the existing deviations in the configuration of electric and magnetic fields that are observed during the coating process, therefore, it does not guarantee the absolute purity of the chemical composition of the applied coatings, since there are minor impurities in the base and it is applicable only for applying aluminum coatings.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления мишени магнетронного источника, включающий выполнение углубления в основе распылением материала основы в магнетронном источнике с заполнением углубления материалом покрытия, который принят за прототип (Авторское свидетельство СССР №1025754, С23С 15/00, 1983).The closest in technical essence and the achieved result is a method of manufacturing a magnetron source target, comprising making a recess in the base by spraying the base material in a magnetron source with filling the recess with a coating material, which is adopted as a prototype (USSR Author's Certificate No. 1025754, С23С 15/00, 1983) .

Недостатком известного способа является то, что при отклонении конфигурации электрических и магнитных полей происходят смещения зон плазмы и эрозии, приводящие к распылению материала основы и загрязнению химического состава покрытия, снижающие их качество.The disadvantage of this method is that when the configuration of the electric and magnetic fields is deviated, displacements of the plasma and erosion zones occur, leading to dispersion of the base material and contamination of the chemical composition of the coating, reducing their quality.

Задача изобретения - обеспечение необходимого качества напыления особо чистых дорогостоящих материалов.The objective of the invention is the provision of the required quality of the spraying of particularly pure expensive materials.

Задача достигается тем, что в способе изготовления распыляемой мишени магнетронного источника для нанесения покрытия, включающем выполнение углубления в металлической основе распылением материала металлической основы в магнетронном источнике и заполнение углубления материалом покрытия, симметрично с двух сторон проводят механическую обработку выполненного в металлической основе углубления и обеспечивают увеличение его ширины на 28…30% путем снятия материала металлической основы по профилю углубления для устранения распыления основы в случае отклонения конфигурации электрических и магнитных полей.The objective is achieved in that in a method for manufacturing a sprayable target of a magnetron source for coating, including making a recess in the metal base by spraying the metal base material in the magnetron source and filling the recess with the coating material, the machining of the recess made in the metal base is symmetrically performed on both sides and provides an increase its width by 28 ... 30% by removing the material of the metal base along the profile of the recess to eliminate the spraying of the main you in the case of the configuration deviation of electric and magnetic fields.

Длительные наблюдения за процессом нанесения покрытий показали (см. фиг), что максимальные отклонения электрических (1) и магнитных полей (2) от идеальной формы могут достигать 25-28%. При этом смешиваются зоны плазмы (3) и эрозии (4), что приводит к распылению материала основы, который загрязняет химический состав покрытия.Long-term observations of the coating process showed (see FIG.) That the maximum deviations of the electric (1) and magnetic fields (2) from the ideal shape can reach 25-28%. In this case, the plasma zones (3) and erosion (4) are mixed, which leads to the spraying of the base material, which contaminates the chemical composition of the coating.

Мишень планарного магнетронного источника для распыления серебра была получена в виде диска из нержавеющей стали (Х18Н10Т) диаметром 170 мм и толщиной 10 мм с углублением 5 мм. Углубление нужной формы было получено ионным распылением в планарном магнетронном источнике. Затем механической обработкой ширина углубления d₂ была увеличена на 28…30% по сравнению с первоначальной шириной d₁ снятием металла по профилю углубления. Нанесение покрытия осуществляется на тех же режимах, что и при получении углубления в основе.The target of a planar magnetron source for silver sputtering was obtained in the form of a stainless steel disk (X18H10T) with a diameter of 170 mm and a thickness of 10 mm with a recess of 5 mm. The deepening of the desired shape was obtained by ion sputtering in a planar magnetron source. Then, by machining, the width of the recess d ₂ was increased by 28 ... 30% compared with the initial width d _{1 by} removing metal along the profile of the recess. The coating is carried out in the same modes as when receiving the recess in the base.

Результаты проведенных исследований показали, что при применении заявляемого способа обеспечивается чистота химического состава наносимых покрытий, это гарантирует качество покрытия, что важно в электронной промышленности.The results of the studies showed that when applying the proposed method ensures the purity of the chemical composition of the applied coatings, this guarantees the quality of the coating, which is important in the electronic industry.

Claims

A method of manufacturing a sprayable target of a magnetron source for coating, comprising making a recess in a metal base by spraying a metal base material in a magnetron source and filling a recess with a coating material, characterized in that the groove made in the metal base is machined and its width is increased by 28 ... 30 % by symmetric removal of the metal base material on two sides of the profile of the recess.