способ изготовления мишени для магнетронного распыления из алюминия особой чистоты
Классы МПК: | C23C14/35 с использованием магнитного поля, например распыление магнетроном |
Автор(ы): | Сильников В.Н., Желобова Е.П., Беличко М.Т., Симченко Н.В., Сильникова Е.Ф., Кейзмов Э.С., Бахарев Ю.В., Беляков Ю.И., Хрусталев В.А., Пендюрин В.А. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-04-22 публикация патента:
27.09.1997 |
Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в металлургии в создании термостабилизированных профилей из алюминия особой чистоты. Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик за счет стабилизации структуры. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления мишени из алюминия особой чистоты, включающем штамповку, мишень охлаждают, например в жидком азоте с градиентом температуры не менее 100oС/см и отжигают при температуре 450-640oС. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе охлаждения мишени с градиентом температуры не менее 100oС/см в структуре мишени вначале происходят неравномерные температурные деформации и возникают натяжения, которые в процессе отжига реализуются, способствуя рекристаллизации и, таким образом, стабилизации структуры. 2 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ изготовления мишени для магнетронного распыления из алюминия особой чистоты, включающий нагрев заготовки и формирование мишени путем штамповки, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик путем стабилизации структуры мишени, после штамповки мишень охлаждают с градиентом температуры не менее 100oС/см и отжигают в интервале 450 640oС.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к созданию мишеней для магнетронного распыления улучшенных эксплуатационных характеристик, и может быть использовано в металлургии в создании термостабилизированных профилей из алюминия особой чистоты. Известно решение по изготовлению мишени для распыления с улучшенными эксплуатационными характеристиками [1] Способ включает осуществление термического удара нагретой предварительно закрепленной на медной подложке мишени охлаждением в жидком азоте, что ведет к растрескиванию мишени, и далее в процессе работы новых трещин не формируется, и процесс напыления стабилен. Недостатком известного решения является то, что способ применим только для мишеней с напряженной структурой из хрупкого материала, склонного к трещинообразованию. Более близким по технической сущности является способ изготовления, принятый за прототип, включающий нагрев до температуры 450oС и штамповку [2]Практика эксплуатации мишеней, изготовленных согласно этому способу, показала, что в процессе работы мишень подвергается нагреву до температуры 450oС в течение 9 ч. При этом происходит собирательная рекристаллизация, сопровождающаяся переориентацией зерен, что приводит к изменению потока алюминия в процессе напыления. Недостатком способа являются низкие эксплуатационные характеристики за счет нестабильности структуры. Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик за счет стабилизации структуры. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления мишени из алюминия особой чистоты,включающем нагрев, штамповку, мишень охлаждают, например в жидком азоте с градиентом температуры не менее 100oС/см и отжигают при 450-640oС. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе охлаждения мишени с градиентом температуры не менее 100oС/см с последующим отжигом при 450-640oС в структуре мишени вначале происходят неравномерные температурные деформации, и возникают напряжения, которые в процессе обжига реализуются, способствуя рекристаллизации и стабилизации структуры. Поиск по источникам научно-технической и патентной литературы показал, что такая совокупность признаков неизвестна, таким образом, заявленное решение отвечает критерию "существенные отличия". Уровень напряжений в мишени пропорционален градиенту температур, который изменяется во времени и в зависимости от продолжительности охлаждения определяется зависимостью [3]
где G вес изделия, кг;
F поверхность, м2;
tмн и tмк начальная и конечная температура металла, oС;
tвс температура внешней среды, oС;
С средняя теплоемкость металла, ккал/кгград;
коэффициент теплоотдачи, ккал/м2чград. Верхний предел температуры отжига должен быть на 15-20oС ниже температуры плавления в связи с возможной потерей геометрии при отжиге. Нижний предел 450oС является началом интенсивной собирательной кристаллизации. Пример. Мишень, изготовленная горячей штамповкой, размером 1х1х1 см охлаждали окунанием в жидком азоте в течение 2 мин. Изменение градиента температур между поверхностью мишени и ее центром в зависимости от продолжительности охлаждения в жидком азоте, а также расчетный уровень напряжений, возникающих при этом в мишени, представлены в табл.1. Как видно из данных, представленных в табл.1, наибольший градиент температур и, соответственно, наиболее высокий уровень напряжений имеет место при выдержке 0,5 мин. Однако на практике затруднительно обеспечить столь кратковременную обработку, поэтому выбрано охлаждение продолжительностью 1-4 мин. При охлаждении длительностью более 4 мин температура мишени будет выравниваться, градиент температуры понижаться, достигнет величины менее 100oС/см и уровень напряжений будет недостаточным, чтобы способствовать рекристаллизации в процессе дальнейшего отжига. Влияние режима отжига на рекристаллизацию охлажденной в жидком азоте мишени оценивали по изменению размера зерна (табл.2). Таким образом, предлагаемый способ изготовление мишени, позволил получить термостабилизированную структуру, что обеспечивает постоянство структурных характеристик в процессе магнетронного распыления, и, таким образом, повысить стабильность эксплуатационных характеристик. ЛИТЕРАТУРА
1. Япония, заявка N 62-278261, МКИ С 23 С 14/34. 2. Отчет по теме: разработать опытно-промышленную технологию изготовления "мишеней" для установки Магна 2Н из лантаноидосодержащих сплавов на основе алюминия особой чистоты (АОЧ) марки А5М тема 5-89-377, N г.регистр. 01900060696, Ленинград, 1990. 3. Шличков А.А. Справочник термиста. М. 1961, с.392.
Класс C23C14/35 с использованием магнитного поля, например распыление магнетроном