183444. lajstromszámú szabadalom • Mintatartó lap katódporlasztáshoz és eljárás annak előállítására, valamint eljárás vékonyréteg bevonatok előállítására
1 183 444 2 A találmány tárgya mintatartó lap katódporlasztáshoz és eljárás annak előállítására, valamint eljárás vékonyréteg bevonatok előállítására. Napjainkban széles körben alkalmaznak vékonyréteg bevonatokat különböző alkatrészeknél. Ezek a vékonyréteg bevonatok általában többrétegűek. Anyaguk, villamos tulajdonságuk alapján megkülönböztetve, vezető, félvezető, és szigetelő, vagy ezek kombinációja lehet. A vékonyréteg bevonatok előállítására számos módszer ismeretes, ezek közül egyik legelőnyösebb és széles körben alkalmazott eljárás a katódporlasztás. A katódporlasztásnál a bevonandó alkatrészt, az úgynevezett mintát mintatartóra helyezik. A mintatartó általában rozsdamentes acéllemezből, titánlemezből készül, hagyományos fémmegmunkáló eljárásokkal, mint pl. vágás, forgácsolás, csiszolás. A mintatartó a mintával együtt vákuumkamrában kerül elhelyezésre. A kamra zárása után a teret 10"3 Pa-nál kisebb nyomásra leszívják, majd tiszta munkagázzal, általában argonnal, nitrogénnel 0,1—1 Pa tartományú üzemi gáznyomást állítanak be. Ezután a kamrában villamos úton gázkisülést hoznak létre és tartanak fenn, amelynek során az ionizált gázatomok bombázzák a kamrában elhelyezett katódpotenciálon levő úgynevezett targetelektróda felületét, melyből atomi méretű anyagrészek válnak le, vagyis a gázionok porlasztják a target anyagát. A levált anyagrészek, vagy azoknak munkagázzal alkotott vegyülete és/vagy keveréke leülepszik a kamrában elhelyezett mintákra és azokon vékonyréteg bevonatot képez. A többrétegű vékonyréteg bevonatok különböző megfelelő anyagú targetek és/vagy munkagázok egymásutáni alkalmazásával hozhatók létre. Megfelelő vastagságú vékonyréteg bevonatok kialakítása után a gázkisülést megszüntetik, a kamrát atmoszférikus nyomásra általában levegővel feltöltik, nyitják és bevonattal ellátott mintákat eltávolítják. A mintatartó lapról időnként mechanikus és/vagy kémiai eljárással eltávolítják az ülepítés során kialakult rétegeket. Ezt általában akkor végzik el, amikor a kialakult réteg olyan vastagságú lesz, hogy a mintatartó lapról részletesen magától is elkezd leválni. A vékonyréteg bevonatok minősége fizikai és kémiai tulajdonságuk szempontjából döntő mértékben a rétegek határfelületének állapotától függ. Bizonyos esetekben az egymásután kialakított vékonyrétegek vagy a mintatartóval érintkező mintafelületek az eljárás során — miután a folyamat a porlasztási teljesítménnyel arányos mértékű hőkezelést okoz — a szüárdfázisú diffúzió révén nem kívánatos módon szennyezhetik egymást. A minták és a targetek felülete a vákuumrendszer megbontásakor a környező gázatmoszférával való reakció következtében szennyeződik. A nem kívánatos szennyezés mértéke a minták és a targetek hőmérsékletével arányosan növekszik. Az ismert eljárások a nemkívánatos szilárdfázisú diffúziós problémákat alacsony teljesítményszinten történő porlasztással küszöbölik ki, melynek során a minták hőmérsékletét a porlasztási folyamat alatt kellően alacsony szinten tartják. Ezek az eljárások azonban az üiepítési időt jelentősen megnövelik. A targetek tisztítását általában vakporlasztással végzik. Ekkor a gázkisülési folyamat alatt a mintákat megfelelő módon leárnyékolják, így a target szennyezett külső rétege nem ülepszik a mintákra. Ez a folyamat a technológiai idő növekedését eredményezi. A minták tisztítását a vaksi porlasztáshoz hasonlóan a minták felületénk porlasztásával érik el, melyet porlasztó marásnak neveznek. A porlasztó marás szintén a technológiai idő növekedését eredményezi, ugyanakkor a minta felületi struktúráját is kedvezőtlenül befolyásolhatja. A találmány elé célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását vékonyréteg bevonatok előállítására, amely az eddiginél gazdaságosabb és tökéletesebb. A kitűzött célt részben a találmány szerinti mintatartó lappal értük el. A találmány szerinti mintatartó lap lényege, hogy jó hővezető anyagú lemezből van, amelynek legalább a mintával érintkező oldalán egy v. több rétegű vékonyréteg bevonat van, melynek felületi egyenlőtlensége kisebb mint 5 mikron és a külső rétege a minta felfekvő felületének anyagával szemben közömbös vagy avval azonos, vagy a felfekvő felületre későbbiekben kialakítandó réteg anyagával azonos, első rétege pedig minden esetben getter anyagú, célszerűen titánból van és a rétegek vastagsága legalább 0,1 mikron. A mintákra történő ülepítés során a vékonyréteg a mintatartó lapon a minta által fedett részen nem alakul ki, így a mintatartó lapon a bevonat lépcsős lesz. Lépcsős bevonat újabb minták elhelyezésénél hőelvezetési problémákat okozhat. Tapasztalataink szerint, ha az ülepítés során a mintatartó lapon kialakult lépcső magassága 5 mikron alatt van, akkor a mintatartó lap újabb minták elhelyezésére továbbra is alkalmas. Ha az ülepítés során a mintatartó lapon kialakult lépcső magassága az 5 mikront meghaladja, a lépcsőt el kell távolítani. A találmány szerinti mintatartó lap azon a felismerésen alapul, hogy jó hővezető anyagú és a jó hőleadás miatt 5 mikronnál kisebb felületi egyenlőtlenségű minta*artó lap alkalmazásakor a minták porlasztásának teljesítménye növelhető, ami a porlasztási idő csökkenését eredményezi. A mintatartó lapnak a minták felfekvő felületének anyagával szemben közömbös vagy avval azonos, vagy a felfekvő felületre későbbiekben kialakítandó réteg anyagával azonos külső rétege a növelt porlasztási teljesítménynél előálló minta felfekvő felület és mintatartólap anyaga közti szilárdfázisú diffúzió szennyező hatását kiküszöböli, továbbá a mintatartó lap és a vákuum rendszer szennyeződéseit tisztítja, és a leszívási időt csökkenti. A találmány szerinti mintatartólapot a fémmegmunkálással kialakított lemezből a szintén találmány szerinti eljárással úgy állítjuk elő, hogy kémiai maratással tisztítjuk, majd a kémiai maratást követően vákuumban hőkezcljük és ezzel egyidejűleg visszük fel a getteranyagú első réteget, majd erre vákuumtechnikai eljárással a minta felfekvő felületének anyagával szemben közömbös, vagy avval azonos, vagy a felfekvő felületre a későbbiekben kialakítandó réteg anyagával azonos anyagot viszünk fel. Ilyen eljárás például a vákuumpárologtatás és a katódporlasztás. A találmány szerinti vákuumtechnikai eljárás a mintatartó lap előállítására célszerűen a katódporlasztás. Amennyiben a minta anyaga közömbös a mintatartóra felvitt getter anyaggal szemben, vagy azzal megegyezik, vagy a minta felfekvő felületére későbbiekben a mintatartó lapra felvitt getter anyagú réteg kerül kialakításra, úgy a mintatartó lapra az első getter anyagú rétegre újabb getter anyagú réteg felvitele nem szükséges. A mintára történő ülepítés során a mintatartó lapon kialakult lépcsős és/vagy egyéb szennyezett réteget kémiai maratással távolítják el. Az olyan mintatartó lapot, amely 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 30 65
