Спосіб одержання мішені плазмовим напиленням

Реферат: Спосіб одержання мішені номінальної товщини (e), яка містить щонайменше одну сполуку на основі молібдену, яка відрізняється тим, що вона має: пластинчату мікроструктуру, вміст кисню менший ніж 1000 ч/млн, переважно менший ніж 600 ч/млн і ще більш переважно менший ніж 450 ч/млн, електричний опір у 5 разів нижчий, переважно у 3 рази нижчий, ще більш переважно у 2 рази нижчий теоретичного питомого опору сполуки. UA 108472 C2 (12) UA 108472 C2 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ОПИС Даний винахід стосується способу отримання мішені, призначеної для застосування в процесах осадження у вакуумі, в інертній або реакційноздатній атмосфері, зокрема, шляхом катодного розпилення з підтримкою магнітним полем, шляхом розпилення або за допомогою джерел іонів. Згідно з іншим аспектом винаходу, він належить також до мішені на основі молібдену, отриманій при необхідності із застосуванням вказаного способу, а також до застосування такої мішені з метою отримання покриттів на основі матеріалу, розпиленого з вказаної мішені, а також до складу сполуки, яка дозволяє отримати вказану мішень способом згідно з винаходом. Відомі різні методи, які ведуть до отримання мішеней, у тому числі методи на основі формування порошків. Так, обговорювані мішені можуть бути отримані в результаті процесу лиття, спікання порошків з подальшими процесами формування, часто при високій температурі, а потім збиранням на підкладці, або напряму збиранням спечених сегментів, або, менш традиційно, методом термонапилення, зокрема, методом напилення плазмовим пальником (або який звичайно називається англійською plasma spray - плазмове напилення). Ці мішені призначені для використання у процесах, які застосовуються в промисловому масштабі для осадження тонких шарів, зокрема, на скляні основи, як, наприклад, спосіб катодного розпилення з підтримкою магнітним полем, який називається магнетронним способом. У цьому способі плазма створюється у глибокому вакуумі поблизу мішені, яка містить хімічні елементи, які потрібно осадити. Активні компоненти плазми, бомбардуючи мішень, відривають вказані елементи, які осаджуються на підкладку, утворюючи бажаний тонкий шар. У конкретному випадку мішені, призначеної для осадження молібдену, застосовують спосіб осадження, який називається нереактивним, де плазма складається виключно з газу, який забезпечує розпилення, переважно благородного газу типу Ar, Kr, Xe або Ne. Цей спосіб застосовується для підкладок великого розміру і може дозволити осадити тонкі шари на підкладки, наприклад, плоскі скляні листи зі стороною більшою ніж 6 м. Ці мішені мають плоску або трубчасту геометрію. Перевагою плоских мішеней є те, що вони можуть бути вбудовані у катоди з відносно простою архітектурою в порівнянні з катодами, призначеними для обертових мішеней, які є набагато більш складними, зате плоскі мішені мають ступінь використання, яка звичайно менша або дорівнює 50%, що не так з обертовими мішенями, у яких ступінь використання помітно вища ніж 50%. В окремому випадку тонких шарів з молібдену, який є особливо дорогим металом, переважно використовуються мішені, які обертаються з циліндричною геометрією, як описані у патенті US4356073, оскільки ці мішені мають вихід матеріалу (який являє собою частку розпиленої речовини від кількості речовини, доступної на мішені для реалізації тонкого шару) вищий ніж 70%, переважно вищий ніж 75%. Однак, відома також різна інша геометрія магнетронних мішеней: плоскі (диски, квадратні, прямокутні), і винахід застосовний також до геометрії, яка відрізняється від циліндричних. Для чистого молібдену були виписані наступні бібліографічні дані: 3 - густина [г/см ] 10,28 -1 -6 - теплове розширення [K ] 4,8 10 2 - модуль Юнга [Н/мм ] 324 - питомий електричний опір [мкОм·см] 5,34 - питома теплопровідність [В/мК] 139 - температура плавлення [ C] 2630. Крім того, існують також інші способи вакуумного осадження молібдену, альтернативні магнетронному розпиленню і які використовують мішень; мова йде, наприклад, про лазерне розпилення (імпульсне або ні: лазерна абляція), розпиленні пучком іонів. Ці способи також можуть дістати вигоду із застосування мішені згідно з винаходом. Що стосується, зокрема, магнетронних мішеней з молібдену або інших тугоплавких металів, було зареєстровано багато винаходів, які стосуються наступних способів і які є об'єктами перерахованих нижче патентних заявок: - Заявки EP1784518 - US20080193798 - WO2006/041730: Пресування, потім спікання злитка або заготовки (під тиском 200-250 МПа і при температурі від 1780 до 2175 C), потім гаряче формування (приблизно 900 C) цієї заготовки шляхом прокатки або екструзії, або кування. Звичайно цей спосіб включає також термічну обробку в атмосфері водню або відновній атмосфері для зниження вмісту оксиду у мішені, а також у відомих випадках відпал для зниження напружень. - Крім того, із заявки WO2006 117145 відома конструкція всієї або частини, або відновлення 1 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мішеней шляхом напилення типу "cold spray", яке полягає у розпиленні суміші газ + порошок, доведеному до надзвукової швидкості, причому порошок не доводять до стану плавлення, що відрізняє цей спосіб від способів термонапилювання. Хоча ці документи охоплюють також отримання цими способами мішеней різного складу, мішені з чистого молібдену звичайно мають наступні властивості: - чистота > 99,95%, - густина > 95% від теоретичної густини - тонкозерниста мікроструктура. Мішені, які мають ці характеристики, розпилюють, щоб отримати тонкі шари, які використовуються, наприклад, як електрод для фотоелектричних додатків на основі активного матеріалу, який належить до сімейства халькопіритів (наприклад, CIS(CuInSe2), CIGS(Cu(InGa)Se)). Молібден має хороший компроміс між питомою електропровідністю (нижче ніж 30 мкОм·см), термостійкістю (жаростійкі властивості: температура плавлення: 2610 C) і високою стійкістю до селенізації. Дійсно, молібден добре чинить опір атмосфері, багатій на селен, на етапі осадження з CIS або CIGS, причому молібден реагує на поверхні з селеном, утворюючи пасивувальний шар MoSe 2 без втрати цих характеристик електропровідності, або ж властивостей для додатків типу TFT (thin film transistor - тонкоплівковий транзистор), які вимагають надзвичайно низької щільності дефектів (які звичайно називаються "pinholes"-2 точкові проколи). Називаються, зокрема, максимальна щільність точкових проколів 500 м з розміром від 1 до 5 мкм. Такий рівень якості досяжний, тільки якщо спосіб розпилення не має електричної нестабільності типу дугового розряду. Це можливо, зокрема, коли мішень не має істотної пористості і має густину щонайменше 90%. Хоча відомо, що способи отримання мішені плазмовим напиленням не дозволяють досягнути властивостей, близьких до властивостей, отриманих раніше, даний винахід направлений на спосіб отримання мішені на основі молібдену плазмовим напиленням, яке дає експлуатаційні характеристики щонайменше однакові і навіть вищі, ніж ті, які отримують традиційними способами отримання. З цією метою спосіб отримання, згідно з винаходом, мішені термонапиленням, зокрема, плазмовим напиленням за допомогою плазмового пальника, причому вказана мішень містить щонайменше одну сполуку на основі молібдену, відрізняється тим, що шляхом термонапилення в атмосфері інертного газу напилюють на щонайменше одну частину поверхні мішені щонайменше одну фракцію вказаної сполуки у вигляді порошкової композиції, і тим, що використовують потужні кріогенні охолоджуючі струмені, направлені до мішені при її створенні і розподілені навколо пальника. Нагадаємо, що кріогенними по визначенню вважаються рідини або гази, температура яких менша або дорівнює -150 C. Застосування при плазмовому напиленні кріогенних охолоджуючих струменів (струмені кріогенних рідин, або змішані струмені кріогенних газів/рідини, або струмені кріогенних газів) дозволяє поліпшити якість мішені, забезпечуючи подвійну функцію: - негайне охолоджування напиленої зони, усуваючи тим самим будь-яку можливість парціального окислення або азотування напилюваного матеріалу (через присутність найменших слідів кисню або азоту у камері), - інтенсивне очищення напилюваної поверхні, щоб забезпечити належну відмінну когезію між частинками і подальші кроки. Крім того, використання плазмового пальника і плазмогенної газової суміші дозволяє отримати сильне зниження летких розпалюваних частинок порошку, знижуючи тим самим вміст оксиду, який присутній у мішені, в порівнянні з вмістом в порошку (T oc < Top, де Toc є вміст кисню у мішені, і Top є вміст кисню у порошку). З іншого боку, спосіб згідно з винаходом включає в себе наступні аспекти, більш класичні: - реалізовують відносне переміщення плазмового пальника і мішені, - проводять підготовку поверхні мішені до нанесення вказаної сполуки, - підготовка поверхні включає етап обробки струменем абразивів (яка звичайно називається піскоструминною обробкою) відповідної частини поверхні мішені, або, альтернативно, етап механічної обробки для отримання борозенок, прийнятних для зчеплення з нижнім шаром; - підготовка поверхні включає в себе потім напилення шару зв'язувального матеріалу (нижній шар) на рівні відповідної частини поверхні мішені. В інших варіантах здійснення винаходу на вибір можна вдатися, крім того, до того і/або іншого з наступних положень: - напилювання сполуки проводиться у камері, яка була продута або промита, а потім заповнена інертним газом до тиску, який може варіюватися від 50 мбар до 1100 мбар, щоб 2 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 створити всередині камери атмосферу, збіднену киснем (вміст O 2< 5%). - Термонапилення здійснюється за допомогою плазмового пальника, і використовувана суміш плазмогенних газів є відновником (здатним знижувати вміст оксидованого молібдену, спочатку присутнього у порошку), причому склад плазмогенної суміші переважно містить більше ніж 10% водню або іншого плазмогенного газу-відновника. - Використовують нижній зв'язувальний шар, причому цей шар наносять до термонапилення вказаної сполуки на рівні відповідної частини поверхні мішені. - Під час плазмового напилення проводять регулювання температури мішені. - Використовують порошкову композицію вказаної напилюваної сполуки, яка містить порошки з гранулометричним розподілом 5 мкм < D10 < 50 мкм; 25 мкм < D 10 < 50 мкм; 25 мкм < D50 < 100 мкм і 40 мкм < D90 < 200 мкм. - Вміст кисню, присутнього в мішені у вигляді оксиду, більш ніж на 5% нижчий, ніж присутнього спочатку у вихідному порошку. - Є пізніший етап термічної обробки у відновній атмосфері, метою якого є знизити вміст кисню, присутнього у мішені на виході з етапу термонапилення. - Використовують декілька інжекторів вказаної сполуки, щоб ввести у різні точки термічного струменя різні матеріали, параметри введення яких підбирають незалежно відповідно до матеріалу, який вводиться в кожний інжектор. Згідно з іншим аспектом винаходу, він належить до мішені, можливо отриманої способом згідно з винаходом і призначеної для застосування у пристрої катодного розпилення, зокрема, з підтримкою магнітним полем, або у будь-якому іншому пристрої вакуумного напилення, виходячи з мішені, причому вказана мішень містить в основному молібден. З цією метою мішень, яка є об'єктом винаходу, номінальною товщиною (е), яка містить щонайменше одну сполуку на основі молібдену, відрізняється тим, що вона має: - пластинчату мікроструктуру, - вміст кисню нижчий ніж 1000 ч/млн, переважно нижчий ніж 600 ч/млн і ще більш переважно нижчий ніж 450 ч/млн, - питомий електричний опір у 5 разів нижчий, переважно у 3 рази нижчий, ще більш переважно у 2 рази нижчий теоретичного питомого опору сполуки. Це вимірювання питомого опору проводиться за методом Van der Pauw (ASTM F76), відносне значення питомого електричного опору розраховується по відношенню до теоретичного значення при 20 C для пасивної сполуки (або з літературних даних) (нагадаємо, що для молібдену це значення становить 5,34 мкОм·см). У переважних варіантах здійснення винаходу при необхідності можна вдатися, крім того, до того і/або іншого з наступних положень: - мішень містить також щонайменше один легуючий елемент, вибраний з ванадію, ніобію, танталу, хрому, вольфраму, ренію, міді, цирконію, титану, гафнію, родію, причому мішень містить від 0,5 до 30 ваг. % легуючого елемента або легуючих елементів. У цьому випадку легуючий елемент або елементи можуть бути внесені одним з наступних способів: - Використання заздалегідь легованого порошку, в якому кожне зерно має склад, бажаний для мішені, можливо дещо відрізняється, щоб врахувати можливі нерівні втрати через звітрювання при термонапиленні порошку. - Використання порошкової суміші, яка складається, з одного боку, з порошку чистого або заздалегідь легованого молібдену і, з іншого боку, з одного або декількох чистих або легованих порошків, щоб отримати бажаний кінцевий склад мішені. - Використання двох або більше порошків, причому кожний вводиться через окремий канал у термострумінь на етапі термонапилення. Згідно з іншим варіантом реалізації мішені, вона складається з молібдену і кремнію у молярних частках, які можуть складати від 1 моля молібдену на 5 молей кремнію до 5 молей молібдену на 1 моль кремнію, переважно 1 моль молібдену на 2 молі кремнію. - Пластинчата мікроструктура мішені є композитною і включає в себе пластинки чистого молібдену, які знаходяться поряд з пластинками чистого кремнію. - Мішень має плоску геометрію. - Мішень має трубчасту геометрію. - Мішень має потовщення матеріалу на кожному з своїх країв. - Мішень містить одну або декілька деталей, на які наносять сполуку, причому вказана деталь або деталі являють собою або плоску підкладку, прийнятну для напилюваної машини, або проміжні деталі, які з'єднуються потім на цій підкладці. - Потовщення складають близько 25-50% від номінальної товщини шару сполуки. 3 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - Мішень має густину вище ніж 85%, переважно вище ніж 90% (густина виміряна згідно зі стандартом ISO 5016). - Номінальна товщина (е) складає від 1 до 25 мм, переважно від 6 до 14 мм. - Мішень має вміст заліза нижчий ніж 50 ч/млн, переважно нижчий ніж 35 ч/млн. - Мішень має вміст Ni нижчий ніж 20 ч/млн, переважно нижчий ніж 10 ч/млн. - Мішень має вміст Cr нижчий ніж 50 ч/млн, переважно нижчий ніж 20 ч/млн. - Мішень має вміст вольфраму нижчий ніж 300 ч/млн, переважно нижчий ніж 200 ч/млн. - Мішень має чистоту щонайменше 99,95%. - Мішень утворена на матеріалі-підкладці, яка має характеристики, сумісні з властивостями, очікуваними від магнетронних мішеней при застосуванні (достатня механічна міцність, достатня теплопровідність, стійкість до корозії охолоджуючою водою при застосуванні мішені і т. п.), як, наприклад, мідь або мідний сплав, або аустенітна нержавіюча сталь, як, наприклад, X2CrNi18-9 або X2CrNiMo17-12-2. Згідно з ще однією характеристикою винаходу, він стосується шару на основі молібдену або на основі MoSi2, отриманому розпиленням описаної вище мішені. У переважних варіантах здійснення винаходу при необхідності можна використати, крім того, те і/або інше з наступних положень: - молібденовий шар має питомий електричний опір нижчий ніж 25 мкОм·см, переважно нижчий ніж 20 мкОм·см. Згідно з іншим аспектом винаходу, він стосується плоского відображувального екрану, який може відповідати технології з наступних груп: TFT (Thin Film Transistor – тонкоплівковий транзистор), LCD (Liquid Crystal Displays – рідкокристалічні дисплеї), PDP (Plasma Display Panels – плазмові дисплеї), OLED (Organic Light Emitting Diodes – органічні світловипромінювальні діоди), ILED (Inorganic Light Emitting Diode Displays – дисплеї на неорганічних світловипромінювальних діодах) або ж FED (Field Emission Displays – автоемісійні дисплеї), або також стосується напівпровідникового компонента, який містить щонайменше один шар на основі Mo або MoSi2, або ж мова йде про шар MoSi2, який використовується як маска при виготовленні напівпровідникових компонентів. Згідно з ще одним аспектом винаходу, він стосується щонайменше одного електроду, утвореного з шару на основі молібдену, отриманого за допомогою описаної вище мішені (цей електрод використовується у фотоелектричному елементі або модулі). Згідно з ще однією характеристикою винаходу він стосується шару молібдену, отриманого розпиленням вищезгаданої мішені. У переважних варіантах здійснення винаходу при необхідності можна вдатися, крім того, до того і/або іншого з наступних положень: - шар має питомий електричний опір нижчий ніж 20 мкОм·см, переважно нижчий ніж 17 мкОм·см при товщині шару від 80 нм до 500 нм, - шар має вміст кисню нижчий ніж 250 ч/млн, переважно нижчий ніж 220 ч/млн, - шар має вміст азоту нижчий ніж 50 ч/млн, переважно нижчий ніж 30 ч/млн, - шар має вміст заліза нижчий ніж 50 ч/млн, переважно нижчий ніж 40 ч/млн, - шар має вміст нікелю нижчий ніж 10 ч/млн, - шар має вміст хрому нижчий ніж 20 ч/млн, - шар має вміст вольфраму нижчий ніж 150 ч/млн, - шар містить також щонайменше один легуючий елемент, вибраний з ванадію, ніобію, танталу, вольфраму, ренію, міді, цирконію, титану, гафнію, родію, причому шар містить від 0,5 до 30 ваг. % легуючого елемента або легуючих елементів. Як необмежувальні приклади винахід може бути проілюстрований наступними фігурами: Фіг. 1a, 1b і 1c є виглядами, які показують у розрізі мікроструктуру мішені з Mo, отриманої способом отримання згідно з винаходом. Фіг. 1a і 1b показують дуже щільну структуру, причому міжчасткові зв'язки важко розпізнавані через відсутність оксидних пластинок. Фіг. 1c у сильному збільшенні дозволяє розрізнити пластинчату структуру, типову для процесів термонапилення. Фіг. 2a і 2b є видами, які показують у розрізі мікроструктуру мішені Mo, отриманої традиційними способами отримання, відповідно екструзією або спіканням, а потім гарячим формуванням. Фіг. 2a належить до трубчастої мішені, добре помітне її гаряче формування (екструзія) з одномірним текстуруванням зерен у напрямку екструзії. Фіг. 2b належить до плоскої мішені, її мікроструктура є класичною для спечених мікроструктур. 4 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Інші характеристики і переваги винаходу виявляться у ході наступного опису. Докладний опис винаходу Підкладка, на якій буде утворена мішень, може бути зроблена з міді, мідного сплаву, нержавіючої сталі або іншого сплаву, звичайно сумісного з отриманням магнетронних мішеней. У даному винаході до підкладки не пред'являється ніяких особливих вимог, пов'язаних з описаним у винаході способом, вона лише повинна відповідати звичайним вимогам, які пред’являються до магнетронних мішеней, відносно геометрії, механічної міцності, хімічної інертності до охолоджуючої води. Підготовка поверхні підкладки Після проведення знежирення, поверхню підкладки готують обробкою струменями абразивних зерен. Ці зерна можуть мати різну природу: зерна корунду (білий плавлений оксид алюмінію), коричневий корунд, алюмоцирконовий абразив, абразиви, отримані з плавильного шлаку (типу Vasilgrit), граната альмандину, або ж зі стального дробу або чавунної крихти (список не вичерпний). Переважно, використовуються наступні абразиви: корунд (білий плавлений оксид алюмінію), алюмоцирконовий абразив (наприклад, AZ 24 від Saint-Gobain Coating Solutions) (цей матеріал переважний за рахунок його високої в'язкості, яка обмежує розтріскування зерен і, отже, включення частин зерен у поверхню, які є шкідливими включеннями для адгезії покриття). Середні діаметри абразивних зерен переважно складають від 180 до 800 мкм, в залежності від типу абразиву. Кінцевою метою цієї операції є забезпечення шорсткості поверхні, здатної гарантувати належну адгезію нижнього зв'язувального шару або сполуки на основі молібдену. Альтернативний спосіб полягає у проведенні механічної обробки для отримання борозенок, що дозволить також хорошу адгезію нижнього шару або сполуки молібдену. Отримання нижнього зв'язувального шару шляхом термонапилення Щоб оптимізувати механічну адгезію функціонального шару мішені, зв'язувальний нижній шар можна здійснити термонапиленням. Ця операція може використати класичні способи термонапилення, у тому числі наступні способи: плазмове напилення (порошок), електродугове напилення (дріт), напилення у полум'ї окислювального газу (дріт або порошок, в залежності від обладнання), напилення способом HVOF (High Velocity Oxy Fuel - високошвидкісне газополум’яне напилення), детонаційний спосіб напилення, спосіб напилення за допомогою газу, при необхідності попередньо нагрітого, насиченого порошком (cold spray - холодне розпилення). Ця операція може бути реалізована в атмосфері навколишнього повітря, якщо тільки це не шкодить винаходу. Матеріал зв'язувального нижнього шару може бути вибраний з класичних матеріалів, які використовуються звичайно як нижній шар: - Ni або сплави на основі нікелю: NiAl, NiCr, NiCrAl, Fe або залізні сплави: FeCrAl, сталі FeCrC, FeMnC, аустенітні нержавіючі сталі X2CrNi18-9 або X2CrNiMo17-12-2, і т. п., - Cu або сплави міді, такі, як CuAl, CuAlFe, CuZn і т. п., - Mo або сплави Mo: MoCu і т. п. Наведений вище список не є вичерпним, причому вибір матеріалу нижнього шару буде залежати від матеріалу трубки-підкладки і обладнання для напилення (і доступності матеріалу, який наноситься у прийнятній формі). Формування функціонального шару мішені, яка є об'єктом винаходу, переважно шляхом плазмового напилення Функціональний шар мішені створюють термонапиленням, переважно плазмовим напиленням (plasma spraying), у наступних особливих умовах: - Плазмове напилення проводиться у камері, атмосфера якої є інертною, тобто в якій вміст кисню і азоту низький, причому атмосфера складається в основному з інертного газу (наприклад, аргону), тиск якого складає від 50 мбар до 1100 мбар. - Плазмове напилення використовує суміш плазмогенних відновних газів, що дозволяє знизити вміст кисню, спочатку присутнього на поверхні частинок порошку, при його плавленні і у ході польоту до підкладки. - Застосування у безпосередній близькості від пальника плазмового напилення форсунок, які дозволяють обдування потужними кріогенний струменями, рідкими або газоподібними, інертного середовища, причому струмені розподілені навколо пальника. - Відносні рухи пальника і мішені дозволяють при необхідності модулювати товщини, створені на мішені, зокрема, на краях мішені, шляхом формування потовщень, які звичайно називаються англійською "dog-bone". - Використання одного і навіть декількох інжекторів порошку, які дозволяють краще розподілити порошок всередині плазмового струменя. 5 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - При цьому плазмовий пальник може бути: -- плазмовим пальником, який є у продажу, що обдувається постійним потоком, -- пальником високочастотної індуктивно-зв'язаної плазми. Порошок, який використовується для отримання мішені, має наступні типові характеристики: - певна гранулометрія, така, що: -- D 10% (діаметр, при якому 10% частинок мають розмір менший цього діаметра) складає від 5 до 50 мкм -- D 50% (медіанний діаметр) від 25 до 100 мкм -- D 90% (діаметр, при якому 90% частинок мають розмір менший цього діаметра) від 40 до 200 мкм - чистота відповідає цілям чистоти мішені, переважно вище ніж 99,95%; - вміст кисню: < 1500 ч/млн, переважно < 1000 ч/млн, навіть < 500 ч/млн. Спосіб згідно з винаходом дозволяє отримати більш високу якість мішені, ніж у мішеней, які отримуються класично розпиленням і які мають пластинчату структуру (пор. Фіг. 1a, 1b, 1c), зокрема, для мішеней з чистого молібдену: - отримання мішені, яка має вміст кисню нижчий ніж 500 ч/млн, напряму, без подальшого етапу, такого, як термообробка у відновній атмосфері при високій температурі. Те, що не застосовується пізніший етап термічної обробки, вигідне тим, що дозволяє будьякий тип матеріалу-підкладки (трубка для трубчастої мішені або плоска підкладка для плоских мішеней), у тому числі підкладки, що мають коефіцієнт розширення, який помітно відрізняється від коефіцієнта розширення молібдену, такий, як аустенітні нержавіючі сталі, які було б заборонено у випадку подальшої термічної обробки з метою зниження вмісту кисню. Зрозуміло, термообробка може також проводитись факультативно, щоб ще більше знизити вміст кисню в отриманій так мішені. Випадок плоских мішеней: Даний винахід дозволяє отримати плоскі мішені згідно з наступною процедурою: - Підкладка плоскої мішені, прийнятна для зборки для застосування у магнетроні. - У випадку, коли підкладка мішені має складну форму і повинна бути придатна для повторного використання після витрати мішені, формування матеріалу мішені повинно проводитись не відразу на підкладці мішені, а на одній або декількох проміжних пластинах (які називаються "плитками"), які будуть з’єднані на підкладці. - Формування матеріалу мішені (молібден) на підкладці або на плитці або плитках буде проводитися тим же способом, що і вище. - З’єднання плитки або плиток повинно проводитись до формування матеріалу мішені (якщо механічна міцність підкладки висока) або після формування матеріалу мішені на плитках, у випадку, коли підкладка не має достатньої міцності. У цьому останньому випадку розміри плиток будуть визначатися так, щоб мінімізувати ризики їх деформації при операціях формування матеріалу мішені плазмовим напиленням. Приклад здійснення Приклад здійснення стосується трубчастої мішені, призначеної для застосування у магнетронному розпиленні з катодом, який обертається. Застосовувався наступний спосіб: - Трубка-підкладка з аустенітної нержавіючої сталі, як, наприклад, X2CrNi18-9 або X2CrNiMo17-12-2. - Підготовка поверхні трубки-підкладки шляхом нанесення алюмоцирконового абразиву AZ, зернистість 24. - Отримання нижнього зв'язувального шару електродуговим способом (дводугове розпилення дроту), здійсненим на повітрі, зв'язувальний шар має склад NiAl (95% мас. нікель 5% мас. алюміній). В описаному прикладі товщина зв'язувального шару становить номінально 200 мкм. - Отримання активного шару з молібдену на мішені шляхом плазмового напилення у наступних умовах: -- плазмовий пальник, який додає особливі характеристики швидкості плазмового струменя і, отже, розпилюваними частинкам, -- мішень, розміщена у камері, -- застосування кріогенних охолоджуючих струменів, направлених до мішені і розподілених навколо пальника, -- порошок, використаний для отримання мішені, являє собою молібденовий порошок, який має наступні характеристики: - порошок молібдену агломерованого-спеченого типу, - гранулометричний розмір d50 = 80 мкм, 6 UA 108472 C2 - чистота 99,95% мас., зокрема, з 20 ч/млн Fe і 600 ч/млн кисню, -- Плазмове напилення ведеться з наступними параметрами: -- Для отримання мішені згідно з прикладом використовувався плазмовий пальник з наступними параметрами: 5 Таблиця 1 Параметри Витрата H2 (нл/хв) Інтенсивність дуги (А) Використані значення 10 Витрата Ar (нл/хв) 50 14 600 Дальність напилення (мм) 160 Витрата порошку (г/хв) 160 -- Чистова обробка поверхні шляхом полірування або механічної обробки для отримання шорсткості, такої, що Rmax < 15 мкм. Як вказано раніше, завдяки особливому способу, який є об'єктом даного винаходу, вміст кисню в отриманій мішені становить 330 ч/млн, що нижчий ніж вміст у 600 ч/млн, який спочатку був у порошку. Найважливіші характеристики отриманої мішені видно з наступної таблиці (мішень згідно з прикладом 4). Додаткові результати згідно з цим протоколом з різними складами порошку представлені у таблиці нижче в порівнянні з результатом без кріогенного струменя згідно з винаходом. 15 Таблиця 2 Позначен ня досліду А В С D Е F G 20 25 30 35 40 Спосіб за винаходом за винаходом за винаходом за винаходом за винаходом за винаходом без охолоджуючих струменів Вміст О у порошку Вміст N в порошку Вміст О у мішені Вміст N у мішені 657 657 922 526 526 706 18 18 26 29 29 31 340 240 340 360 360 580 20 20 23 18 19 30 560 29 960 83 Як показують результати, спосіб плазмового напилення з кріогенними охолоджуючими струменями, розподіленими навколо плазмового пальника, дозволяє знизити вміст кисню у мішені в порівнянні з вмістом кисню у вихідному порошку. Тому не має значення вибирати дуже чистий вихідний порошок, тим більше, що на практиці неможливо уникнути, щоб порошок не містив якусь кількість кисню. Таким чином, спосіб згідно з винаходом є особливо вигідним. Особливості і переваги винаходу Мішені, які є об'єктом даного винаходу, мають наступні особливості і переваги: - Кращий ступінь використання матеріалу трубчастих мішеней, отриманих за допомогою плазмового пальника, у порівнянні з мішенями, отриманими способами спікання, а потім гарячого формування, через те, що спосіб згідно з даним винаходом дозволяє отримати потовщення по краях мішеней, щоб компенсувати надерозію, локалізовану у зонах, відповідних поворотам магнітного поля з малим радіусом кривизни, яке створюється катодами і його магнітами. Це дозволяє досягнути виходу матеріалу з мішені більше ніж 75% мас., навіть 80% мас., тоді як для мішеней з плоским профілем вихід залишається нижчий ніж 75% мас. Як неминучий наслідок застосування мішені цього типу отримують шари, зокрема, на основі молібдену, профіль однорідності опору Rквадрат на характерному розмірі підкладки, на поверхню якої нанесений шар, відхиляється не більше ніж на +/-2% (наприклад, на підкладці шириною 3,20 м). Це вимірювання проводиться за допомогою пристрою типу "nagy" шляхом безконтактного вимірювання. - Широкий діапазон товщини матеріалу на мішені, від 1 до 25 мм: товщину мішені можна вибирати в залежності від її бажаного терміну дії (причому ця товщина визначається фактично очікуваною тривалістю виробництва без зупинки лінії). - У випадку трубчастих мішеней можна поляризувати мішень у режимі AC (змінний струм) або DC (постійний струм) з потужністю вище ніж 30 кВт/м (виграш у швидкості осадження), без 7 UA 108472 C2 5 10 15 20 25 30 ризику утворення тріщин (через градієнт температури між трубною підкладкою і мішенню) або ризику розплавлення місця спаювання. - Через те, що товщина молібдену знижена до значення, суворо необхідного для споживача, можна обмежити напруження, необхідне, щоб підтримати сильнострумовий розряд і зробити, таким чином, цю мішень сумісною із звичайними джерелами електропостачання магнетронів. У випадку трубчастих або плоских монолітних мішеней, отриманих завдяки даному винаходу, і на відміну від мішеней, які містять збірні сегменти, значно знижені наступні ризики: - ризик виникнення явища дугового розряду, яке створює паразитні частки, а також ризик відокремлення фрагментів матеріалу мішені від її підкладки, що, як відомо, є джерелом забруднення молібденових шарів, - ризик розпилення матеріалу припою або матеріалу підкладки мішені через зазори між сегментами, - ризик термічного або механічного пошкодження зв'язку (спаювання або провідний клей) на підкладці. Мішені, які є об'єктами винаходу, призначені, зокрема, для застосування в установці вакуумного нанесення шару (магнетрон в інертній або реакційноздатній атмосфері, зокрема, катодним розпиленням з підтримкою магнітним полем, коронним розрядом, або розпиленням за допомогою джерела іонів), з метою отримання шару на основі матеріалу, який створює вказану мішень, причому цей шар має в основі молібден. Цей шар на основі молібдену може бути осаджений прямо на підкладку або, опосередковано, на інший шар, який сам знаходиться у контакті з підкладкою, причому підкладка може мати органічну (ПММА(поліметилметакрилат)), ПК(полікарбонат)) або неорганічну (скло на основі оксиду кремнію, метал і т. п.) природу. Цей тонкий шар може застосовуватися для отримання електрода для фотогальванічного елемента або панелі, або ж входити у структуру (міжз’єднання і т. п.) екранів згідно з технологіями TFT, LCD, OLED, ILED, FED, або у будь-яку іншу систему, яка вимагає тонкого шару молібдену гарної якості. Шари, які були об'єктами наступних прикладів, були отримані магнетронним розпиленням різних мішеней, отриманих згідно з рівнем техніки (приклади 1 і 3) і згідно з винаходом (приклади 4 і 5): Таблиця 3 Магнетронна мішень Приклад 1 2 3 4 5 35 40 45 50 Спосіб Спікання Спікання Плазмове напилення (рівень техніки) Плазмове напилення Плазмове напилення Спосіб нанесення Товщина Fe O (ч/млн) (мм) (ч/млн) 9 12,5