Способ изготовления керамическихмишеней

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

onисднии

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii834246

4r

/ .Г (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 13.02,79 (21) 2723598/18-21 (53)M. Кд; с присоединением заявки М—

С.23 С 15/00

Гееударстввнный квннтет

СССР

{23) Приоритет нв делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 621. 793. .12(088.8) Опубликовано 30.05.81. Бктллетень М 20

Дата опубликования описания 30.05.81

I, г

В.А. Хращевский

1

В .

М I

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Автор изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ

МИШЕНЕЙ!

Изобретение относится к технике г катодного распыления и может быть использовано, например при изготовлении пленочных интегральных схем> в частности для напыления сегйетоэлектрических и пьезоэлектрических

5 активных элементов.

Известен способ изготовления керамической мишени для катодного напыления сегнетоэлектрических пле10 нок, согласно которому мишень изготовляют из плотно спеченной сегнетокерамики (I), Недостатком такого способа является то, что полученная мишень обладает большой чувствительностью к нагреву мишени в процессе распыления, что приводит к ее разрушению.

В результате этого используют мишень ограниченных размеров, что приводит к малой производительности и скорости напыления пленки.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности способ изготовления керамических мишеней преимущественно для установок катодного распыления материалов, включающий измельчение.материала мишени, прессование и обжиг заготовок мишеней 12).

Недостатком способа изготовления керамических мишеней является наличие в них остаточных механических напряжений в результате кристаллизации и усадки керамики при высокотемпературном обжиге. Такие механические напряжения тем больше, чем больше размеры заготовки мишени. Кроме того, в изготовленой мишени возникают термические напряже ния в процессе напыления. Величина таких напряжений превышает механическую прочность материала и мишень растрескивается. Это снижает надежность и ограничивает производительность нанесения пленок.

Цель изобретения — повышение надежности и производительности процесса распыления.

3 8342

15

40

Поставленная цель достигается бла годаря тому, что в способе изго товления керамических мишеней, пре- имущественно для установок катодного распыления материалов, включающем

5 измельчение материала мишени, прессование и обжиг заготовок мишеней, после операции обжига заготовки измельчают, гранулируют а затем повФ торно прессуют и обжигают.

Возникающие термические напряжения в процессе распыления керамических мишеней рассредотачиваются по всем гранулам, что значительно уменьшает чувствительность мишеней к термическим нагрузкам. Это позволяет. использовать мишень с большой распыляемой площадью, увеличить срок службы мишени, скорость напыления и производительность.

Пример . B соответствии с предлагаемым способом осуществляют ,изготовление керамической мишени для катодного напыления сегнетоэлектрических пленок титаната бария.

Материал мишени (двуокись титана и углекислый барий) загружают в шаровую мельницу в стехиометрическом состоянии. В шаровой мельнице производят измельчение материала мишени. Из измельченных компонентов прессуют мишени на гидравлическом прессе в прессформе при давлении 300 кг/см, Я

Отпрессованные мишени обжигают в электропечи при 1280 С в течение двух часов. При этом происходит реакция образования титаната бария.

Обожженные мишени подвергают дроблению на щековой дробилке, а затем тонкому помолу в вибромельнице до. величины частиц 5 мкм.

46 4 щине, что может способствовать распылению материала катода.

Отобраны гранулы титаната бария размером 0,3 мм. К четырем частям гранул добавляют две весовые части парафина в качестве связующего вецества. Смесь гранул с парафином о нагревают до 70. С.. При этом парафин плавится и смачивает гранулы. Смоченные парафином гранулы титаната бария загружают в нагретую до 50 С прессформу и прессуют мишень в виде диска толщиной 5 мм под давлением

50 кг/см до плотного соприкосновения гранул друг с другом. Удельное цавление прессовки выбирают исходя из требуемой пористости мишени, величины и микротвердости гранул керамики. Отпрессованную мишень извлекают из прессформы и охлаждают. При этом парафин затвердевает и прочно удерживает гранулы во взаимном соприкосновении. Отформованную мишень подвергают обжигу при 1400 С в течение трех часов. В процессе обжига гранулы спекаются в точках соприкосновения и мишень готова к распылению в установках катодного распыления., Предлагаемый способ обеспечивает получение сегнетокерамической мишени, которая выдерживает термические нагрузки, возникающие в процессе ее распыления, без разрушений, Это подтверждается тем, что после проведенных пятичасовых десяти циклов распыления мишени из титаната бария диаметром

65 мм и толщиной 12 мм мишень не разрушается,а мишень таких же размеров,изготовленная по известному способу в виде монолитного материала, разрушается в процессе первого цикла.распьиения .

Из порошка титаната бария на гидравлическом прессе в прессформах прессуют мишени в виде дисков при .2 давлении 400 кг/см . Отпрессованные мишени обжигают в электропечи при

1350 С в течение дьух часов. Ми0 шени титаната бария представляют собой плотно спеченную керамику, которую вновь измельчают в щековой дробилке на гранулы. Гранулы калибруют просевом через несколько сит.

В зависимости от допустимой пористости мишени выбирают один из размеров гранул. Допустимая пористость ограничена возможностью образования ррямоточных пор в мишени по тол45

Поскольку мишень состоит из гранул, и, благодаря .этому, имеет хорошо развитую поверхность, то удельная скорость распыления и производительность процесса распыления с одного квадратного сантиментра более чем в два раза выше по сравнению с распылением известных мишеней. Это подтверждается тем, что при распылении мишени площадью 33,2 см на подлож2 ку такой же площади за время 5 ч напыпена пленка толщиной I"10 см.

В то время, как при распылении мишени, изготовленной по известному способу, площадью 0,94 см на подложку такой же площади (0,94 см

5 834246 6 за время 5 ч при аналогичном режиме ", ности и производительности процесса

-4 напылена пленка толщиной 3,5 ° 10 см. распыления, после операции обжига заготовки вновь измельчают, гранулируют, а затем повторно прессуют и

Формула изобретения обжигают.

Составитель В. Одиноков

Редактор Л. Пчелинская Техред А.Савка Корректор К.Швыцкая аказ 4015753 Тираж 1048 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

И 3035д Москвад Б-35 Раушская наб. д. 4)5

Филиап ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ изготовления керамических мишеней, преимущественно для установок катодного распыпения материалов, включающий измельчение материала ми" шени, прессование и обжиг заготовки мишеней, отличающийся тем, что, с целью повышения надежI

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США В 3838031, 1о кл. 204/192, 1974.

2. Казарновский Д.M. Сегнетокерамические конденсаторы. Госэнергоиздат, 1956, с. 148 (прототип).