[go: up one dir, main page]

RU2664350C1 - Method for setting the magnetic spray of the composite target - Google Patents

Method for setting the magnetic spray of the composite target Download PDF

Info

Publication number
RU2664350C1
RU2664350C1 RU2017120939A RU2017120939A RU2664350C1 RU 2664350 C1 RU2664350 C1 RU 2664350C1 RU 2017120939 A RU2017120939 A RU 2017120939A RU 2017120939 A RU2017120939 A RU 2017120939A RU 2664350 C1 RU2664350 C1 RU 2664350C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
spray
area
patterns
magnetron sputtering
Prior art date
Application number
RU2017120939A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Сергеевич Демидов
Виктор Владимирович Сдобняков
Юрий Аркадьевич Дудин
Валерий Павлович Лесников
Юрий Исаакович Чигиринский
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского"
Priority to RU2017120939A priority Critical patent/RU2664350C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664350C1 publication Critical patent/RU2664350C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to magnetron sputtering of a composite target with parts made from separate components of a film deposited on the substrate. Prepare thin planar patterns having a shape and corresponding to a predetermined change in the composition of the precipitated on the substrate of the film material, the area of the working areas of the spraying surfaces of the upper target overlap parts, which are the areas occupied by them in the spray zone contour. These templates are placed with their fixation on the respective indicated working areas of the surfaces of spraying of the upper overlaid parts, the latter are then alternately moved on the lower base portion of the target in the spray zone contour until the areas occupied by them in the spray zone contour coincide, with the contours of the corresponding patterns, which are removed before the magnetron sputtering. Area of said patterns for each upper overlay portion is determined depending on the total area of the spray surfaces of the lower base portion and the upper target overlap portions within the magnetron sputtering zone.EFFECT: as a result of which technological possibilities are expanding.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии магнетронного распыления и может быть использовано для качественного и экономичного осаждения на подложку многокомпонентного материала пленки в результате распыления составной мишени с частями, изготовленными из отдельных компонентов осаждаемого на подложку материала пленки, за счет изменения площади поверхностей распыления, расположенных на плоской нижней базовой части мишени в зоне распыления верхних накладных частей мишени для обеспечения заданного изменения состава осаждаемого на подложку материала пленки.The invention relates to magnetron sputtering technology and can be used for high-quality and economical deposition of a multicomponent film material onto a substrate as a result of sputtering a composite target with parts made from individual components of the film material deposited on the substrate, by changing the area of the spray surfaces located on the flat lower base parts of the target in the spray zone of the upper surface of the target to ensure a predetermined change in the composition deposited on the substrate Container material film.

Уровень техники в области, рассматриваемой в настоящем описании магнетронного распыления путем настроечного изменения площади распыляемых поверхностей составных частей мишени без их повторного (подгоночного) изготовления (путем подбираемого изменения размеров повторно изготавливаемых верхних накладных частей) характеризуется известным изменением площади распыляемых компонентов при настроечном взаимном поворотном смещении дисков составных мишеней, выполненных в виде набора тонких дисков, изготовленных из отдельных компонентов осаждаемого на подложку многокомпонентного материала пленки с нижним сплошным диском и уложенными на нем и друг на друге остальными верхними накладными дисками с равноугольными радиальными окнами - патент JPS 6223964, С23С 14/34, 1987 или различной перфорацией - патент РФ 143793, С23С 14/35, 2014.The prior art in the field considered in the present description of magnetron sputtering by adjusting the area of the sprayed surfaces of the component parts of the target without re-adjusting them (by selectively changing the size of the re-manufactured upper overhead parts) is characterized by a known change in the area of the sprayed components during the tuning of mutual rotational displacement of the disks composite targets made in the form of a set of thin disks made of individual components about of a multicomponent film material deposited on a substrate with a lower solid disk and the remaining overhead disks with equal-angled radial windows laid on it and on each other - patent JPS 6223964, С23С 14/34, 1987 or various perforations - RF patent 143793, С23С 14/35, 2014.

Такие настройки низкотехнологичны в эксплуатации при изменении настройки магнетронного узла распыления в связи с конструктивным усложнением указанных составных мишеней.Such settings are low-tech in operation when changing the settings of the magnetron sputtering unit in connection with the structural complication of these composite targets.

В качестве прототипа предлагаемого способа магнетронного распыления составной мишени выбран способ магнетронного распыления составной мишени с частями, изготовленными из отдельных компонентов осаждаемого на подложку материала пленки, путем изменения площади поверхностей распыления расположенных на плоской (дисковой) нижней базовой части мишени, изготовленной из первого компонента осаждаемого на подложку материала пленки, в (кольцевой) зоне распыления верхних накладных частей мишени -круговых секторов, изготовленных из второго компонента осаждаемого на подложку материала пленки, для обеспечения заданного изменения состава осаждаемого на подложку материала пленки (см. распыление показанной на фиг. 1 к описанию составной мишени по патенту US 8338002, В32В 18/00, В32В 27/36, С23С 14/08, С23С 14/12, С23С 14/34, 2012).As a prototype of the proposed method for magnetron sputtering of a composite target, the method of magnetron sputtering of a composite target with parts made of individual components of the film material deposited on the substrate is selected by changing the area of the spray surfaces located on the flat (disk) lower base part of the target made of the first component deposited on the substrate of the film material, in the (annular) zone of spraying of the upper surface of the target — circular sectors made of the second onenta of the film material deposited onto the substrate to ensure a predetermined change in the composition of the film material deposited on the substrate (see spraying of the composite target shown in Fig. 1 for US 8338002, B32B 18/00, B32B 27/36, C23C 14/08, C23C 14/12, C23C 14/34, 2012).

Основным недостатком способа - прототипа является необходимость (при настройке магнетронного оборудования) коррекции площади распыляемой поверхности верхних накладных частей - круговых секторов, задаваемой площадками, занимаемыми последними в контуре кольцевой зоны распыления мишени, и влияющей на получаемый состав осаждаемого на подложку материала пленки, низкотехнологичным путем подбираемого изменения размеров повторно (подгоночно) изготавливаемых верхних накладных частей -круговых секторов. Этот недостаток усиливается при осаждении на подложку многокомпонентного материала пленки.The main disadvantage of the prototype method is the need (when setting up magnetron equipment) to correct the sprayed surface area of the upper overhead parts — circular sectors defined by the areas occupied by the latter in the contour of the target’s annular spray zone and affecting the resulting composition of the film material deposited onto the substrate, using a low-tech way to select resizing of manufactured (customized) upper overhead parts — circular sectors. This disadvantage is enhanced by the deposition of a multicomponent film material on a substrate.

Технический результат от использования предлагаемого способа магнетронного распыления составной мишени - повышение технологичности настройки магнетронного распыления путем изменения площади поверхностей распыления расположенных на плоской нижней базовой части мишени в зоне распыления верхних накладных частей мишени за счет поочередного перемещения верхних накладных частей на нижней базовой части мишени в контуре зоны распыления до совпадения площадок, занимаемых ими в контуре зоны распыления, с контурами соответствующих съемно прикрепленных к поверхностям распыления верхних накладных частей шаблонов, которые перед магнетронным распылением снимают (удаляют) и площадь которых для каждой верхней накладной части определяют с помощью расчетной оценки указанной площади на основе ее пропорциональной связи с мольными соотношениями состава осаждаемого материала пленки с учетом коэффициентов распыления упомянутых компонентов.The technical result of using the proposed method of magnetron sputtering of a composite target is to increase the manufacturability of magnetron sputter tuning by changing the area of the sputtering surfaces located on the flat lower base part of the target in the spraying zone of the upper target overhead parts by alternately moving the upper overhead parts on the lower base part of the target in the zone loop spraying until the areas occupied by them in the contour of the spraying zone coincide with the contours of the corresponding removable the templates attached to the spray surfaces of the upper attachment parts, which are removed (removed) before magnetron sputtering and whose area for each upper attachment part is determined using a calculated estimate of the indicated area based on its proportional relationship to the molar ratios of the composition of the deposited film material, taking into account the atomization coefficients of the mentioned components .

Предлагаемый способ расширяет также технологические возможности экономичной настройки составной мишени в составе магнетронного оборудования.The proposed method also extends the technological capabilities of the economical settings of the composite target in the composition of the magnetron equipment.

Для достижения указанного технического результата в способе магнетронного распыления составной мишени с частями, изготовленными из отдельных компонентов осаждаемого на подложку материала пленки, путем изменения площади поверхностей распыления расположенных на плоской нижней базовой части мишени в зоне распыления верхних накладных частей мишени для обеспечения заданного изменения состава осаждаемого на подложку материала пленки, подготавливают тонкие плоские шаблоны, имеющие форму и соответствующую заданному изменению состава осаждаемого на подложку материала пленки площадь рабочих участков поверхностей распыления верхних накладных частей мишени, представляющих собой площадки, занимаемые ими в контуре зоны распыления, после чего указанные шаблоны размещают с их фиксацией на соответствующих указанных рабочих участках поверхностей распыления верхних накладных частей, последние затем поочередно перемещают на нижней базовой части мишени в контуре зоны распыления до совпадения площадок, занимаемых ими в контуре зоны распыления, с контурами соответствующих шаблонов, которые перед магнетронным распылением удаляют, при этом площадь указанных шаблонов для каждой верхней накладной части определяют в зависимости от суммарной площади поверхностей распыления нижней базовой части и верхних накладных частей мишени в пределах зоны магнетронного распыления.To achieve the specified technical result in the method of magnetron sputtering of a composite target with parts made of individual components of the film material deposited on the substrate, by changing the area of the spray surfaces located on the flat lower base part of the target in the spray zone of the upper surface of the target to ensure a predetermined change in the composition of the deposited on the substrate of the film material, prepare thin flat patterns having a shape and corresponding to a given change in the composition of the OS pressed onto the substrate of the film material the area of the working areas of the spray surfaces of the upper overhead parts of the target, representing the area occupied by them in the contour of the spray zone, after which these patterns are placed with their fixation on the corresponding specified working areas of the spray surfaces of the upper overhead parts, the latter are then alternately moved to the lower base part of the target in the spray zone until the areas occupied by them in the spray zone coincide with the contours of the corresponding patterns bones that are removed before magnetron sputtering, the area of these patterns for each upper surface part is determined depending on the total area of the spray surfaces of the lower base part and the upper surface parts of the target within the magnetron sputtering zone.

На фиг. 1 показан вид сверху настроенной в соответствии с предлагаемым способом магнетронной составной мишени с расположенными на нижней базовой части двух верхних накладных частей с зафиксированными на них своими шаблонами, которые удаляют после настройки перед магнетронным распылением; на фиг. 2 - вид в аксонометрии используемого в предлагаемом способе магнетронной составной мишени одного из шаблонов на фиг. 1 с двумя боковыми упругими отгибами, выполненного в виде кольцевого сектора, имеющего площадь, вычисленную с помощью формулы (1) в настоящем описании изобретения и равную площади поверхности распыления верхней накладной части составной мишени в пределах контура кольцевой зоны магнетронного распыления; на фиг. 3 - вид в шаблона на фиг. 2, зафиксированного с помощью двух боковых упругих отгибов на поверхности распыления верхней накладной части составной мишени после подбора его оптимального расположения на поверхности распыления указанной накладной части (с максимальным покрытием шаблоном поверхности распыления верхней накладной части).In FIG. 1 shows a top view of a magnetron composite target configured in accordance with the proposed method with two upper overhead parts located on the lower base part with their own patterns fixed on them, which are removed after tuning before magnetron sputtering; in FIG. 2 is a perspective view of a magnetron composite target used in the proposed method of one of the patterns in FIG. 1 with two lateral elastic bends, made in the form of an annular sector having an area calculated using formula (1) in the present description of the invention and equal to the spray surface area of the upper surface of the composite target within the contour of the annular zone of magnetron sputtering; in FIG. 3 is a view in the template of FIG. 2, fixed with two lateral elastic bends on the spray surface of the upper surface of the composite target after selecting its optimal location on the spray surface of the surface of the target (with the maximum pattern coverage of the surface of the upper surface of the spray).

Способ магнетронного распыления составной мишени в соответствии с предлагаемым способом в частных примерах его осуществления производят следующим образом.The method of magnetron sputtering of a composite target in accordance with the proposed method in private examples of its implementation is as follows.

Примеры осаждения на подложку материала пленки, имеющего три состава.Examples of deposition of a film material having three compositions onto a substrate.

Для осаждения на подложку, изготовленную из GeO2, материала пленки, имеющего состав 79GeO2-20SrO-Bi2O3 (первый состав), 75GeO2-20SrO-5Bi2O3 (второй состав) или 80GeO2-18SrO-2Bi2O3 (третий состав) - три настройки, путем магнетронного распыления составной мишени на магнетронной установке с кольцевой зоной распыления (см. фиг. 1), выполненной в виде круглой дисковой нижней базовой части 1, изготовленной из GeO2, и расположенных на ней двух верхних накладных частей, имеющих каждая форму кругового сектора с обрезанной вершиной и изготовленных первая накладная часть 2 из SrO и вторая накладная часть 3 из Bi2O3, подготавливают два шаблона, изготовленных из полиэтиленовой пленки и имеющих форму кольцевого сектора, первый шаблон 4 с углом 59° и второй шаблон 5 с углом 8° и оба шаблона с радиусами внешним 30 мм и внутренним 27 мм, и, соответственно площадями S1=88 мм2 (для получения первого состава), 83 мм2 (для получения второго состава) или 77 мм2 (для получения третьего состава) и 12 мм2 (для получения первого состава), 58 мм2 (для получения второго состава) или 24 мм2 (для получения третьего состава), определенными с помощью следующей формулы (1) для указанных заданных составов:For deposition on a substrate made of GeO 2 , a film material having a composition of 79GeO 2 -20SrO-Bi 2 O 3 (first composition), 75GeO 2 -20SrO-5Bi 2 O 3 (second composition) or 80GeO 2 -18SrO-2Bi 2 O 3 (third composition) - three settings, by magnetron sputtering of a composite target on a magnetron setup with an annular spray zone (see Fig. 1), made in the form of a circular disk lower base part 1 made of GeO 2 , and two upper patch parts having each shape of a circular sector with a trimmed top and manufactured the first patch part 2 and SrO and second bill portion 3 of Bi 2 O 3, prepare two patterns made of a polyethylene film and having the shape of an annular sector, the first pattern 4 with an angle of 59 ° and a second pattern 5 with an angle of 8 ° and both templates with radii outer 30 mm and internal 27 mm, and, accordingly, areas S 1 = 88 mm 2 (for the first composition), 83 mm 2 (for the second composition) or 77 mm 2 (for the third composition) and 12 mm 2 (for the first composition) 58 mm 2 (for the second composition) or 24 mm 2 (to produce a third composition) determined using slab following formula (1) for said given compositions:

Figure 00000001
Figure 00000001

где i=1,2,…,n-1 - нумерация верхних накладных частей мишени;where i = 1,2, ..., n-1 is the numbering of the upper surface of the target;

Si - площадь шаблона, размещаемого на i-ой верхней накладной части мишени;S i - the area of the template placed on the i-th upper surface of the target;

при этом S1=88 мм2, 83 мм2 или 77 мм2 и S2=12 мм2, 58 мм2 или 24 мм2 рассчитаны с помощью формулы (1) при:wherein S 1 = 88 mm 2 , 83 mm 2 or 77 mm 2 and S 2 = 12 mm 2 , 58 mm 2 or 24 mm 2 are calculated using the formula (1) with:

Sобщ- суммарной площади поверхностей распыления нижней базовой части и верхних накладных частей мишени в пределах зоны магнетронного распыления, равная в случае настоящих примеров площади кольцевой зоны распыления (Sобщ=π⋅(302+272)мм2≈537 мм2);S total - the total area of the spray surfaces of the lower base part and the upper overhead parts of the target within the magnetron sputtering zone, equal in the case of the present examples to the area of the annular spray zone (S total = π⋅ (30 2 +27 2 ) mm 2 ≈537 mm 2 ) ;

di и d6 - мольная доля компонента, из которого изготовлена, соответственно, i-я и базовая часть мишени, в составе осаждаемого на подложку материала пленки, в частности d1(SrO)=20 (первый состав), 20 (второй состав) и 18 (третий состав), d2(Bi2O3)=1 (первый состав), 5 (второй состав) и 2 (третий состав) и dб(GeO2)=79 (первый состав), 75 (второй состав) и 80 (третий состав);d i and d 6 are the mole fraction of the component from which the ith and base part of the target are made, respectively, in the composition of the film material deposited on the substrate, in particular, d 1 (SrO) = 20 (first composition), 20 (second composition ) and 18 (third composition), d 2 (Bi 2 O 3 ) = 1 (first composition), 5 (second composition) and 2 (third composition) and d b (GeO 2 ) = 79 (first composition), 75 ( second composition) and 80 (third composition);

ki и kб - коэффициент распыления компонента, из которого изготовлена, соответственно, i-я и базовая часть мишени, в частности, k1(SrO)=1.00, k2(Bi2O3)=0.36 и kб(GeO2)=0.79 (получены экспериментально с помощью оценки соотношения между плотностью ионного тока - потока бомбардирующих мишень ионов и поверхностной плотностью материала каждого компонента пленки, осаждаемого на подложку, на основе измерения масс осажденных пленок при данной плотности ионного тока);k i and k b are the sputtering coefficient of the component from which the ith and base part of the target, respectively, are made, in particular, k 1 (SrO) = 1.00, k 2 (Bi 2 O 3 ) = 0.36 and k b (GeO 2 ) = 0.79 (obtained experimentally by evaluating the relationship between the ion current density — the flux of ions bombarding the target and the surface density of the material of each component of the film deposited on the substrate, based on measuring the mass of the deposited films at a given ion current density);

n - общее количество нижней базовой части и верхних накладных частей мишени, равное количеству компонентов осаждаемого на подложку материала пленки, в частности n=3 (на практике распространенной является величина n, равная 4 или 5 и более в случае необходимости осаждения пленки, имеющей материал с многокомпонентным составом, получаемым при более высоком количестве осаждаемых на подложку компонентов материала пленки;n is the total number of the lower base part and the upper overhead parts of the target, equal to the number of components of the film material deposited on the substrate, in particular n = 3 (in practice, the value of n equal to 4 or 5 or more, if necessary, deposition of a film having a material with multicomponent composition obtained with a higher amount of film material components deposited on the substrate;

в результатеas a result

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

после чего указанные шаблоны размещают после подбора их оптимальных расположений на поверхностях распыления верхних накладных частей 2 и 3 (с максимальным покрытием шаблонами 4 и 5 поверхностей распыления, соответственно верхних накладных частей 2 и 3) с их фиксацией с помощью двух боковых упругих отгибов (или клейкой ленты, непоказанной на чертежах) на соответствующих указанных рабочих участках поверхностей распыления верхних накладных частей (см. на фиг. 2 и 3 шаблон 4 с двумя боковыми упругими отгибами 6, фиксируемый с помощью их на верхней накладной части 2), последние затем поочередно перемещают на нижней базовой части мишени 1 в контуре зоны распыления 7, предварительно сформированном (например, путем исходного пробного распыления или прорезания) на указанной нижней части, до совпадения площадок, занимаемых ими в контуре кольцевой зоны распыления 7, с контурами соответствующих шаблонов, которые перед магнетронным распылением удаляют.after which these patterns are placed after selecting their optimal locations on the spray surfaces of the upper patch parts 2 and 3 (with the maximum coverage of the patterns 4 and 5 of the spray surfaces, respectively, of the upper patch parts 2 and 3) with their fixation using two lateral elastic bends (or adhesive tape, not shown in the drawings) on the respective indicated working sections of the spray surfaces of the upper overhead parts (see in Fig. 2 and 3 a template 4 with two lateral elastic bends 6, fixed with them on the upper of the invoice part 2), the latter are then alternately moved on the lower base part of the target 1 in the spray zone 7 contour previously formed (for example, by initial test spraying or cutting) on the indicated lower part until the areas occupied by them in the annular spray zone 7 coincide , with the contours of the corresponding patterns that are removed before magnetron sputtering.

В результате распыления указанной составной мишени на магнетронной установке ВУП-4к в режиме высокочастотного магнетронного распыления при трех указанных настройках на подложке получают пленки составов 78,65GeO2-19,85SrO-1,5Bi2O3; 74,5GeO2-19,7SrO-5,8Bi2O3 или 79,2GeO2-17,5SrO-3,3Bi2O3, допустимо отклоняющихся от требуемого состава.As a result of sputtering the specified composite target on a VUP-4k magnetron setup in the high-frequency magnetron sputtering mode with the three indicated settings, films of compositions 78.65GeO 2 -19.85SrO-1.5Bi2O 3 are obtained on the substrate; 74.5GeO 2 -19.7SrO-5.8Bi 2 O 3 or 79.2GeO 2 -17.5SrO-3.3Bi 2 O 3 , which may deviate from the required composition.

Формула (1), использованная в примерах проведения предлагаемой настройки для определения площади шаблонов 4 и 5, представляет собой осуществление расчетной оценки площадей этих шаблонов, соответствующих заданному изменению состава осаждаемого на подложку материала пленки определяемых на основе пропорциональной связи площадей поверхностей распыления верхних накладных частей мишени с мольными соотношениями состава осаждаемого материала пленки с учетом коэффициентов распыления упомянутых компонентов, при условии равенства этих площадей площадям соответствующих рабочих участков поверхностей распыления верхних накладных частей мишени, и выведена для (n-1) шаблонов при общем количестве n нижней базовой и всех верхних накладных частей составной мишени с учетом коэффициентов распыления компонентов, из которых изготовлены указанные части составной мишени, под требуемое мольное их соотношение в составе осаждаемого на подложку материала пленки.Formula (1) used in the examples of the proposed setting for determining the area of patterns 4 and 5 is a calculation of the areas of these patterns corresponding to a given change in the composition of the film material deposited on the substrate, determined on the basis of the proportional relationship between the areas of the spray surfaces of the upper target overhead parts and molar ratios of the composition of the deposited film material, taking into account the sputtering coefficients of the mentioned components, provided that these areas are equal acting on the areas of the corresponding working areas of the spray surfaces of the upper target overhead parts, and deduced for (n-1) patterns with a total number n of the lower base and all upper composite overhead parts taking into account the sputtering coefficients of the components from which these parts of the composite target are made, to the required their molar ratio in the composition of the film material deposited on the substrate.

Отправным условием вывода формулы (1) является положение о том, что бомбардирующие частицы (ионы) при распылении магнетронной составной мишени равномерно распределены вдоль поверхности зоны ее распыления.The starting condition for the derivation of formula (1) is the provision that the bombarding particles (ions) during the sputtering of the magnetron composite target are uniformly distributed along the surface of its sputtering zone.

Поэтому справедливо следующее равенство (2) соотношений между количеством бомбардирующих частиц, приходящихся на поверхность распыления i-той верхней накладной части магнетронной составной мишени, и общим количеством бомбардирующих частиц, приходящихся на всю зону магнетронного распыления, и между площадью рабочего участка (в пределах зоны магнетронного распыления) поверхности распыления i-той верхней накладной части и общей площадью рабочих участков поверхности распыления нижней базовой части и всех верхних накладных частей магнетронной составной мишени:Therefore, the following equality (2) holds between the number of bombarding particles falling on the spray surface of the ith upper surface of the magnetron composite target and the total number of bombarding particles falling on the entire magnetron sputtering area and between the area of the working area (within the magnetron spraying) of the spraying surface of the i-th upper overhead part and the total area of the working areas of the spraying surface of the lower base part and all the upper overhead parts of the magnet composite target:

Figure 00000008
Figure 00000008

где i=1,2,…,n - 1 - нумерация верхних накладных частей мишени;where i = 1,2, ..., n - 1 is the numbering of the upper surface of the target;

Ni и Nб - количество атомов (молекул), распыленных с рабочего участка (в пределах зоны магнетронного распыления) поверхности распыления i-й и базовой части мишени;N i and N b are the number of atoms (molecules) sputtered from the working area (within the magnetron sputtering zone) of the sputtering surface of the ith and base part of the target;

ki и kб - коэффициент распыления компонента, из которого изготовлена, соответственно, i-я и базовая часть мишени;k i and k b are the sputtering coefficient of the component from which the ith and base part of the target are made, respectively;

Si - площадь рабочего участка (в пределах зоны магнетронного распыления) поверхности распыления i-той верхней накладной части, равная площади шаблона, размещаемого на i-ой верхней накладной части мишени;S i - the area of the working area (within the magnetron sputtering zone) of the spray surface of the i-th upper surface of the invoice, equal to the area of the template placed on the i-th upper surface of the target;

Sобщ - суммарная площадь поверхностей распыления нижней базовой части и верхних накладных частей мишени в пределах зоны магнетронного распыления, которая может иметь кольцевую или иную форму.S total - the total area of the spray surfaces of the lower base part and the upper overhead parts of the target within the magnetron sputtering zone, which may have an annular or other shape.

С учетом равенства соотношений между количеством атомов (молекул), распыленных с рабочего участка (в пределах зоны магнетронного распыления) поверхности распыления i-й части мишени и количеством атомов (молекул), распыленных с рабочего участка (в пределах зоны магнетронного распыления) поверхности распыления другой любой части мишени и соотношений между мольной долей компонента, из которого изготовлена i-я часть мишени и мольной долей компонента, из которого изготовлена соответствующая другая любая часть мишени, в составе осаждаемого на подложку многокомпонентного материала пленки получаем искомую формулу для определения площади шаблона для i-й верхней накладной части в зависимости от величин коэффициентов распыления компонентов осаждаемого на подложку материала пленки и измененного (настроечного) его состава:Taking into account the equality of the ratios between the number of atoms (molecules) sprayed from the working section (within the magnetron sputtering zone) of the sputtering surface of the ith part of the target and the number of atoms (molecules) sprayed from the working section (within the magnetron sputtering zone) of the spraying surface, another any part of the target and the relationship between the molar fraction of the component from which the ith part of the target is made and the molar fraction of the component from which the corresponding other part of the target is made, as part of the substrate of the multicomponent film material, we obtain the desired formula for determining the area of the template for the i-th upper overhead part depending on the values of the sputtering coefficients of the components of the film material deposited on the substrate and its changed (tuning) composition:

Figure 00000009
Figure 00000009

В случае недопустимого расхождения получаемого и заданного составов осаждаемого на подложку материала пленки площади шаблонов Si, определенные с помощью формулы в п. 1 для каждой верхней накладной части, уточняют экспериментально повторным распылением составной мишени с пробно радиально сдвинутыми относительно кольцевой зоны распыления 7 верхними накладными частями 2 и 3.In the case of an unacceptable discrepancy between the obtained and the given compositions of the film material deposited onto the substrate, the area of the patterns S i determined using the formula in paragraph 1 for each upper surface part is specified experimentally by repeated spraying of the composite target with the upper surface part 7 probe radially shifted relative to the annular spray zone 2 and 3.

Claims (1)

Способ магнетронного распыления составной мишени, включающий изготовление мишени из отдельных компонентов осаждаемого на подложку материала пленки и распыление мишени с изменением площади поверхностей распыления расположенных на плоской нижней базовой части мишени в зоне распыления верхних накладных частей мишени с обеспечением заданного изменения состава осаждаемого на подложку материала пленки, отличающийся тем, что изготавливают тонкие плоские шаблоны, имеющие форму и соответствующую заданному изменению состава осаждаемого на подложку материала пленки площадь рабочих участков поверхностей распыления верхних накладных частей мишени, представляющих собой площадки, занимаемые ими в контуре зоны распыления, после чего указанные шаблоны размещают с их фиксацией на соответствующих указанных рабочих участках поверхностей распыления верхних накладных частей, затем последние поочередно перемещают на нижней базовой части мишени в контуре зоны распыления до совпадения площадок, занимаемых ими в контуре зоны распыления, с контурами соответствующих шаблонов, которые перед магнетронным распылением удаляют, при этом площадь указанных шаблонов для каждой верхней накладной части определяют в зависимости от суммарной площади поверхностей распыления нижней базовой части и верхних накладных частей мишени в пределах зоны магнетронного распыления.The method of magnetron sputtering of a composite target, comprising manufacturing a target from the individual components of the film material deposited on the substrate and spraying the target with changing the area of the spray surfaces located on the flat lower base part of the target in the spray zone of the upper target overhead parts to ensure a predetermined change in the composition of the film material deposited on the substrate, characterized in that they produce thin flat patterns having a shape and corresponding to a given change in the composition of the deposited n substrate of the film material the area of the working areas of the spray surfaces of the upper surface of the target, representing the area occupied by them in the contour of the spray zone, after which these patterns are placed with their fixation on the corresponding specified working areas of the surface of the spray upper surfaces of the parts, then the latter are alternately moved to the lower base parts of the target in the circuit of the spray zone until the areas occupied by them in the circuit of the spray zone coincide with the contours of the corresponding patterns, which those that are removed before magnetron sputtering are removed, and the area of these patterns for each upper surface part is determined depending on the total area of the spray surfaces of the lower base part and the upper surface parts of the target within the magnetron sputtering zone.
RU2017120939A 2017-06-14 2017-06-14 Method for setting the magnetic spray of the composite target RU2664350C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120939A RU2664350C1 (en) 2017-06-14 2017-06-14 Method for setting the magnetic spray of the composite target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120939A RU2664350C1 (en) 2017-06-14 2017-06-14 Method for setting the magnetic spray of the composite target

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664350C1 true RU2664350C1 (en) 2018-08-16

Family

ID=63177386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120939A RU2664350C1 (en) 2017-06-14 2017-06-14 Method for setting the magnetic spray of the composite target

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664350C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU236736U1 (en) * 2024-12-27 2025-08-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Composite target for magnetron sputtering

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619755A (en) * 1984-07-26 1986-10-28 Hans Zapfe Sputtering system for cathode sputtering apparatus
RU2065507C1 (en) * 1993-11-12 1996-08-20 Адил Жианшахович Тулеушев Device for magnetron reactive spraying of nitride, carbide and carbonitride coatings
RU143793U1 (en) * 2014-02-17 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук (ЮНЦ РАН) TARGET FOR MAGNETIC SPRAYING OF METAL ALLOYS
RU2595187C1 (en) * 2015-06-10 2016-08-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Apparatus for applying coatings on surfaces of parts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619755A (en) * 1984-07-26 1986-10-28 Hans Zapfe Sputtering system for cathode sputtering apparatus
RU2065507C1 (en) * 1993-11-12 1996-08-20 Адил Жианшахович Тулеушев Device for magnetron reactive spraying of nitride, carbide and carbonitride coatings
RU143793U1 (en) * 2014-02-17 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук (ЮНЦ РАН) TARGET FOR MAGNETIC SPRAYING OF METAL ALLOYS
RU2595187C1 (en) * 2015-06-10 2016-08-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Apparatus for applying coatings on surfaces of parts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU236736U1 (en) * 2024-12-27 2025-08-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Composite target for magnetron sputtering

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130228451A1 (en) Coating substrates with an alloy by means of cathode sputtering
JPH06510334A (en) Sputtering source with magnet array with geometry for specific target erosion profile
RU2664350C1 (en) Method for setting the magnetic spray of the composite target
DE102012215359B4 (en) Process for coating substrates
JP2008279159A (en) Particle beam irradiation apparatus and particle beam irradiation method
GB2375894A (en) Radioabsorbing coating method for producing said coating and device for remote measuring in the UHF range reflection properties of coatings applied to objects
DE102004018511A1 (en) sputtering
JP4168425B2 (en) Masking mechanism for film forming equipment
JPS60224205A (en) Trimming method of frequency regulating pattern of oscillator
Lindau The groove profile formation of holographic gratings
RU2695716C1 (en) Composite target for magnetron sputtering
TW593725B (en) Coating device and method
DE60125006T2 (en) Process for uniform optical coating
KR20140060580A (en) Copper foil for flexible printed wiring board
JPS5940225B2 (en) Vapor deposition equipment
RU2026411C1 (en) Method for applying coating of preset thickness shape to flat substrate movable at a constant rate
Broadway et al. Controlling thin film thickness distribution in two dimensions
US12258658B2 (en) Method of manufacturing a linearly variable optical filter
US11427905B2 (en) Controlled variable thickness film deposition on a non-flat substrate for high volume manufacturing
JPS6013066A (en) Magnetron sputtering electrode
JPS6338421B2 (en)
JP3376946B2 (en) Target replacement time determination method and computer-readable recording medium recording the program
JP2004286589A (en) Device and method for simulating film thickness
JPH04131370A (en) Thin film deposition equipment
RU2677032C1 (en) Method for sputter deposition of the composite target

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200615