×
29.06.2019
219.017.a0d8

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТОГО КОБАЛЬТА ДЛЯ РАСПЫЛЯЕМЫХ МИШЕНЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способу получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней. Способ включает восстановление хлорида кобальта водородом при нагревании до получения металлического кобальта в виде порошка или губки. После восстановления проводят прессование их в пруток и электронную вакуумную перекристаллизацию прутка до получения кристаллов высокочистого кобальта. Затем ведут электронный переплав полученных кристаллов в охлаждаемом кристаллизаторе с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз для получения плоского слитка кобальта высокого структурного качества. При этом перед восстановлением хлорид кобальта подвергают зонной сублимации с пропусканием потока влажного аргона со скоростью 100 мл/мин навстречу перемещению зоны сублимации шириной 50 мм с длиной первоначальной засыпки хлорида кобальта 500 мм и со скоростью перемещения зоны сублимации 50 мм/ч в 10 проходов при температуре 940-960°С. После зонной сублимации отделяют 90-95% начальной части слитка хлорида кобальта и восстановлению подвергают отделенную часть слитка хлорида кобальта при температуре 750-780°С в течение 1 часа. Техническим результатом является повышение технологичности процесса при получении высокочистого кобальта, предназначенного для тонкопленочной металлизации магнетронным распылением мишеней.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых магнетронных мишеней, предназначенных для использования в технологии производства кремниевых интегральных схем в микроэлектронике.

Из уровня техники известен способ производства распыляемых мишеней из высокочистого кобальта (US Patent №6391172 от 21.05.2002), в соответствии с которым металлический кобальт определенной чистоты подвергают холодной деформации в течение нескольких часов, в результате чего в металле образуется определенная микроструктура. К сожалению, несмотря на мелкозернистую структуру продукта чистота кобальта по многим примесям оказывается явно недостаточной. Известен способ (US PTO Patent Application № 20070180953) получения высокочистого кобальта, в соответствии с которым предлагается производить высокочистый кобальт хлоридным способом с последующей плазменно-дуговой плавкой с целью компактирования и очистки от газовых и легких примесей с помощью активного водорода в плазме. Недостатком этого способа является то, что в хлоридном процессе удаление примесей сильно зависит от выбора материала и емкости реакционного сосуда, соотношения хлора и исходного металла, подбора температуры для осаждения и чистоты исходного продукта. Кроме того, в исходном продукте присутствуют газовые примеси, негативно влияющие на эффективность процесса, а примеси, близкие по своим химическим свойствам к кобальту, удаляются крайне неэффективно. Использование плазменно-дугового метода для плавления и очистки исходных порошков также малоэффективно, поскольку металл такой плавки имеет неудовлетворительную структуру, а удаление легких примесей с помощью активного водорода вообще представляется маловероятным. Известен способ получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней [патент РФ №2370558, 26.06.2008], в соответствии с которым обрабатываемый материал в виде порошка хлорида кобальта помещают в реактор из огнеупорного материала, разогревают до температуры 700-750°С, пропускают через реактор осушенный водород для гетерогенного восстановления хлорида кобальта до порошка металлического кобальта, в том же реакторе восстановленный порошок металлического кобальта разогревают до температуры 600-650°С, пропускают через реактор поток хлора со скоростью 100 мл/мин в течение 30 мин для неполного хлорирования металлического кобальта с преимущественным образованием хлоридов легколетучих примесей, порошок металлического кобальта прессуют в пруток, подвергают электронной вакуумной зонной перекристаллизации до получения кристаллов высокочистого кобальта, полученные кристаллы подвергают электронному вакуумному переплаву в охлаждаемом кристаллизаторе с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз до получения плоского слитка со структурой высокого качества. Этот способ хорошо реализован на практике и позволил с большой уверенностью получать распыляемые мишени высокого качества. В то же время высокая сложность и соответственно большая продолжительность указанного технологического процесса вынуждает вести поиск более простых схем производства с сохранением высокого качества продукта.

Техническая задача - разработка высокотехнологического процесса получения высокочистого кобальта для производства распыляемых мишеней для тонкопленочной металлизации.

Это достигается тем, что в способе получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней, включающем восстановление хлорида кобальта водородом при нагревании до получения металлического кобальта в виде порошка или губки, прессование их в пруток, электронную вакуумную перекристаллизацию прутка до получения кристаллов металлического кобальта, электронный переплав полученных кристаллов в охлаждаемом кристаллизаторе с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз для получения плоского слитка кобальта высокого структурного качества, перед восстановлением хлорид кобальта подвергают зонной сублимации с пропусканием потока влажного аргона со скоростью 100 мл/мин навстречу перемещения зоны сублимации шириной 50 мм с длиной первоначальной засыпки 500 мм и скоростью перемещения зоны сублимации 50 мм/ч в 10 проходов при температуре 940-960°С, после зонной сублимации отделяют 90-95% начальной части слитка хлорида кобальта и восстановлению подвергают отделенную часть слитка хлорида кобальта при температуре 750-780°С в течение 1 часа.

Способ получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней осуществляется следующим образом. Порошок хлорида кобальта помещают в реактор и производят зонную сублимацию, которая сочетается с пропусканием потока влажного аргона со скоростью 100 мл/мин. Аргон пропускается через барботер с водой при комнатной температуре и подается навстречу перемещения зоны сублимации шириной 50 мм, вследствие чего за 10 проходов зона сублимации перемещается по всей длине первоначальной засыпки, равной 500 мм. Температура в зоне сублимации поддерживается в интервале 940-960°С. При скорости перемещения зоны сублимации 50 мм/ч зонная сублимация завершается за 10 часов. В этих условиях в зоне сублимации кроме чисто кристаллизационных процессов очистки происходит высокотемпературный гидролиз легкогидролизуемых хлоридов примесей, таких как NiCl2, FeCl2, FeCl3, CuCl2 и др. Совмещение этих двух процессов существенно повышает эффективность очистки. Образующиеся нелетучие оксиды примесей остаются в реакторе на месте первоначальной засыпки, а очищаемый хлорид кобальта перемещается вдоль реактора по направлению потока аргона на длину, равную длине первоначальной засыпки хлорида кобальта. После 10 проходов зоной сублимации производят отделение начальной и средней частей слитка, как наиболее чистых, и подвергают их гетерогенному восстановлению водородом при температуре 750-780°С в течение 1 часа до получения металлического кобальта в виде порошка и губки. Полученный металлический кобальт прессуют в пруток, который подвергают электронной вакуумной перекристаллизации до получения кристаллов высокочистого кобальта. Необходимое количество кристаллов помещают в плоский водоохлаждаемый кристаллизатор и подвергают электронному переплаву с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз для получения плоского слитка высокого структурного качества.

Пример реализации способа.

В качестве исходного материала использовали порошок хлорида кобальта марки ОСЧ. Навеску порошка хлорида кобальта помещали в кварцевый реактор и производили зонную сублимацию с пропусканием потока влажного аргона при скорости 100 мл/мин. Аргон подавали навстречу перемещения зоны сублимации, имеющей ширину 50 мм. Длина первоначальной засыпки хлорида кобальта составляла 500 мм. Скорость перемещения зоны сублимации составляла 50 мм/ч при температуре 940-960°С. После 10 проходов зоной сублимации, слиток хлорида кобальта удаляли из кварцевого реактора, отделяли 90-95% начальной части слитка хлорида кобальта, и этот материал подвергали восстановлению. Восстановление хлорида кобальта проводили в кварцевых лодочках в токе осушенного водорода при температуре 750-780°С. В результате этой процедуры происходило гетерогенное восстановление хлорида кобальта с получением металлического кобальта в виде порошка и губки, которые прессовали в прутки квадратного сечения для последующей электронной перекристаллизации в вакууме. Элементный анализ проводили с помощью масс-спектрометра с ионизацией пробы в индуктивно связанной плазме, а также с помощью атомно-эмиссионного анализа с индуктивно связанной плазмой. Приготовление магнетронных мишеней различной конструкции производили в специальном охлаждаемом кристаллизаторе, смонтированном в вакуумной плавильной установке с аксиальной электронной пушкой большой мощности. В кристаллизатор помещали необходимое по массе количество прутков высокочистого кобальта и производили вакуумный переплав до получения плоского слитка в виде «блина», причем проплавление слитка с каждой стороны производили на полную глубину не менее двух раз. На основе проведенного элементного анализа установлено, что предложенный способ получения высокочистого кобальта позволил производить кобальт высокой чистоты, который сравним по качеству с материалом, производимым по известной технологической схеме, однако временные затраты на получение аналогичной массы финишного продукта в виде мишеней оказались значительно ниже вследствие большей технологичности предлагаемого процесса. Так, увеличение временных затрат за счет зонной сублимации легко компенсировалось существенным снижением примесей в результате использования этой операции и сокращением продолжительности последующих операций очистки и формирования распыляемых мишеней - электронной вакуумной перекристаллизации и электронному вакуумному переплаву.

Способ получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней, включающий восстановление хлорида кобальта водородом при нагревании до получения металлического кобальта в виде порошка или губки, прессование их в пруток, электронную вакуумную перекристаллизацию прутка до получения кристаллов высокочистого кобальта, электронный переплав полученных кристаллов в охлаждаемом кристаллизаторе с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз для получения плоского слитка кобальта высокого структурного качества, отличающийся тем, что перед восстановлением хлорид кобальта подвергают зонной сублимации с пропусканием потока влажного аргона со скоростью 100 мл/мин навстречу перемещению зоны сублимации шириной 50 мм с длиной первоначальной засыпки хлорида кобальта 500 мм и со скоростью перемещения зоны сублимации 50 мм/ч в 10 проходов при температуре 940-960°С, после зонной сублимации отделяют 90-95% начальной части слитка хлорида кобальта и восстановлению подвергают отделенную часть слитка хлорида кобальта при температуре 750-780°С в течение 1 ч.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
20.03.2019
№219.016.e7b4

Способ пиролитического выращивания нанокристаллических слоев графита

Изобретение относится к области получения монокристаллических слоистых пленок графита на полупроводниковых подложках, представляющих интерес для использования в производстве приборов оптоэлектроники. Сущность способа состоит в том, что проводят термическое разложение метана на полированной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002429315
Дата охранного документа: 20.09.2011
10.04.2019
№219.017.08a7

Способ получения иглы из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии

Изобретение относится к области физики поверхности, а именно к способам получения острий из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии. Способ заключается в том, что электрохимическое травление монокристаллической заготовки с поперечным сечением 0,5×0,5 мм проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002437104
Дата охранного документа: 20.12.2011
29.05.2019
№219.017.69ae

Способ получения кристаллов фуллерена с особой чистоты

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к выращиванию кристаллов из парогазовой фазы. Способ включает низкотемпературную обработку порошка фуллерена С в динамическом вакууме 10 Па при температуре 720 K в течение 3 часов, затем обработанный порошок подвергают сублимации в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442847
Дата охранного документа: 20.02.2012
09.06.2019
№219.017.7f4e

Способ получения сверхпроводящего соединения кальций-фосфор-кислород

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих соединений в области высоких давлений от 17 ГПа до 160 ГПа. Проводят синтез механической смеси кальция с оксидом фосфора РO или кальция с фосфатом кальция Са(РO). Смеси кальция с оксидом фосфора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442749
Дата охранного документа: 20.02.2012
29.06.2019
№219.017.a0c0

Устройство для получения газообразного хлора

Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Устройство для получения газообразного хлора включает реактор, термостат, устройство для очистки хлора и устройство для регулирования температуры. В качестве накопителя хлора установлена демпфирующая емкость с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436728
Дата охранного документа: 20.12.2011
Показаны записи 1-10 из 15.
10.04.2019
№219.017.08a7

Способ получения иглы из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии

Изобретение относится к области физики поверхности, а именно к способам получения острий из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии. Способ заключается в том, что электрохимическое травление монокристаллической заготовки с поперечным сечением 0,5×0,5 мм проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002437104
Дата охранного документа: 20.12.2011
29.05.2019
№219.017.6829

Способ производства литой мишени для магнетронного распыления из сплава на основе молибдена

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых металлических мишеней для нанесения тонкопленочной металлизации различного назначения в микроэлектронике и других высоких технологиях. Заявлены способ производства литой мишени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454484
Дата охранного документа: 27.06.2012
29.05.2019
№219.017.682a

Способ производства литой мишени из сплава на основе тантала для магнетронного распыления

Изобретение относится к области металлургического производства распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники, а также к изготовлению интегральных схем и тонкопленочных конденсаторов на основе тантала и его сплавов. Заявлены способ производства литой мишени для магнетронного распыления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454483
Дата охранного документа: 27.06.2012
29.05.2019
№219.017.69ae

Способ получения кристаллов фуллерена с особой чистоты

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к выращиванию кристаллов из парогазовой фазы. Способ включает низкотемпературную обработку порошка фуллерена С в динамическом вакууме 10 Па при температуре 720 K в течение 3 часов, затем обработанный порошок подвергают сублимации в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442847
Дата охранного документа: 20.02.2012
09.06.2019
№219.017.7db1

Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-кремний

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства распыляемых мишеней. Заявлены способ производства составной мишени для получения пленок магнетронным распылением и мишень, полученная этим способом. Способ включает изготовление диска из слитка поликристаллического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454481
Дата охранного документа: 27.06.2012
09.06.2019
№219.017.7db3

Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-рений

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства распыляемых мишеней. Заявлены способ производства составной мишени для получения пленок магнетронным распылением и мишень, полученная этим способом. Способ включает изготовление диска из слитка поликристаллического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454482
Дата охранного документа: 27.06.2012
09.06.2019
№219.017.7f1a

Способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений. Сверхпроводящий трехкомпонентный борид, содержащий литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К получают твердофазным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002443627
Дата охранного документа: 27.02.2012
09.06.2019
№219.017.7f4e

Способ получения сверхпроводящего соединения кальций-фосфор-кислород

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих соединений в области высоких давлений от 17 ГПа до 160 ГПа. Проводят синтез механической смеси кальция с оксидом фосфора РO или кальция с фосфатом кальция Са(РO). Смеси кальция с оксидом фосфора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442749
Дата охранного документа: 20.02.2012
29.06.2019
№219.017.a0c0

Устройство для получения газообразного хлора

Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Устройство для получения газообразного хлора включает реактор, термостат, устройство для очистки хлора и устройство для регулирования температуры. В качестве накопителя хлора установлена демпфирующая емкость с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436728
Дата охранного документа: 20.12.2011
29.06.2019
№219.017.a146

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе натрий-оксид натрия

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами. Поверхность образца металлического натрия окисляют в реакторе в потоке осушенного кислорода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002441933
Дата охранного документа: 10.02.2012
+ добавить свой РИД