旋转溅射靶组件制造技术

本发明专利技术利用共挤压或共拉拔工艺来将管状靶直接地结合到内背衬管上。共挤压或共拉拔工艺使外管状靶的内径和外径减小，以使靶的部分突入并且至少部分地填充入沿着内背衬管的槽中。该填充使靶互锁至背衬板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术利用共挤压或共拉拔工艺来将管状靶直接地结合到内背衬管上。共挤压或共拉拔工艺使外管状靶的内径和外径减小，以使靶的部分突入并且至少部分地填充入沿着内背衬管的槽中。该填充使靶互锁至背衬板。【专利说明】旋转溅射靶组件
本专利技术总体涉及派射祀(sputter target)领域。具体而言，本专利技术的实施例涉及改进的旋转派射祀组件，其中祀通过共拉拔(co-drawing)或共挤压(co-extrusion)工艺直接地接合到背衬管(backing tube)上。
技术介绍
阴极溅射广泛地用于将导电材料的薄材料沉积在期望的基底之上。此工艺需要对由期望的材料形成的靶进行气体离子轰击，该期望的材料将作为薄膜沉积在基底之上。对靶的表面的离子轰击导致靶材料的原子或离子被溅射。靶形成了带有阳极的阴极组件的一部分。阴极组件被安置在已抽空的室中，该室以惰性气体(优选地，氩)填充。跨过阴极和阳极施加高电压电场。惰性气体通过与从阴极喷射出的电子碰撞而离子化，以形成带正电气体离子。带正电气体离子被吸引至阴极。在与靶表面冲撞时，这些离子将靶材料逐出。逐出的靶材料穿过已抽空的壳体并且作为膜沉积在期望的基底上，该期望的基底通常位于靠近阳极处。平面型靶和旋转型靶是两种主要类型的溅射靶。平面靶通常被定义为支承在矩形形状的背衬板之上的矩形形状的靶。旋转靶包括具有或不具有背衬管的管状形状靶。管状靶为长形的且为圆柱形形状的，具有由预定的壁厚度围绕的空心内部的特征。在高面积基底之上的大面积涂层(诸如，建筑玻璃)需要高速率的涂层速度和长寿命的靶，以降低制造成本并减少系统的停机时间。已知的是旋转靶获得与平面靶相比更高的沉积速率和更高的靶利用效率。结果，与平面靶相对，旋转靶的溅射可适合用于生产大面积涂层。利用若干技术来组装管状靶。在本领域中已知的一种技术包括使用中间层材料来将靶的有效部分(即，在溅射工艺`期间消耗的靶的部分)结合到背衬管之上。在一个示例中，铟可用作焊料结合的中间层材料。然而，由于铟的低熔化温度，其仅可承受低量的热应力。溅射工艺趋于产生导致了超过铟和其他低熔点结合材料的熔点的温度的功率密度水平。此外，在溅射期间产生的这些功率密度水平可导致旋转靶组件达到比在利用平面靶的溅射方法中更高的温度。该更高的温度可使在管状靶和背衬管之间形成的结合断裂。例如，如果将管状靶焊料结合到背衬管上，则在溅射工艺期间产生的热可足够使焊料结合熔化，并且使靶从背衬管脱离。因此，尽管焊料结合常适合于平面靶，但其对于旋转靶可为有问题的。管状靶与背衬管之间的结合必须为导热的，并且能够适应或防止在溅射工艺期间遇到的残余应力。另外，当被用作用于接合温度敏感材料的中间层材料时，常规的焊料或铜焊结合可为困难的，在这些温度敏感材料中，材料的物理性能(如，微结构晶粒度、硬度、屈服强度、抗拉强度、电导率和热导率)在加热时以可感知的量改变。此类材料可包括金属、合金、陶瓷和聚合物。其他物理性能包括材料的尺寸或形状。例如，金属管可包含相当大的残余应力。在加热时，金属管可弯曲或翘曲(warp)，并且在冷却时保持变形。值得注意的温度敏感材料包括可由冷作强化或热处理强化的合金，诸如铝合金(如，5000和6000系列铝合金)和铜合金。已知用于管状祀制备的另一种技术为取整块管(monoblock tube),并且将至一端或两端的端接头附连到靶的有效部分的一端部分或两端部分上。端接头可通过电子束焊接、机械组装或任何其他合适的组装方法来附连。可将特殊表面处理应用到靶的有效部分的内侧上以增强其耐腐蚀性，由此允许整块管保持结构完整并适应在溅射工艺期间产生的多种热应力和机械应力。例如，纯铝管状有效靶的内侧可被阳极电镀(anodized)，以产生硬化表面涂层。然而，此类型的制造工艺典型地为昂贵、耗时且复杂的，因为其包括将端部接头附连到靶的一端部分或两端部分上的步骤、将特殊处理应用在靶的有效部分的内侧上的步骤以及机加工的步骤。在制造期间，一些靶材料可由于多种原因被容易地破坏，这些原因包括但不限于脆性、热敏感性、低的冲击强度、结合失效和不同的热膨胀速率。另外，在溅射工艺中，循环温度、真空状态、高的溅射表面等离子体温度、固定完整性、旋转管的液体冷却、高的运行功率水平以及其他参数都可促成旋转靶组件的失效或过早失效。更进一步地，接合到内背衬管上的管状靶常在溅射工艺期间过早地失效。具体而言，在溅射期间，由于管状靶和背衬管之间的不同的热膨胀系数，管状靶和背衬管可在结合交界面处发生分离。此类材料分离使靶更难以散热。结果，外露的靶表面的表面温度继续升高，从而加剧了靶与背衬管的分离。可导致翘曲和最终脱离。将期望的是开发改进的方法来将管状靶组装到背衬管上。还期望的是简化用于制造旋转靶组件的工艺且同时改善已结合的靶组件的结构完整性的能力。在回顾说明书、图以及附至本文的权利要求 书之后，本专利技术的其他方面对本领域中的普通技术人员将变为显而易见的。
技术实现思路
本专利技术利用共挤压或共拉拔工艺，以通过形成带槽交界面来直接地将管状靶结合到内背衬管上。共挤压或共拉拔工艺使外靶材料的内径和外径减小，以使靶的部分突入并且至少部分地填充入沿着内背衬管的周边设置的槽中。靶互锁至背衬管来形成带槽交界面。在第一方面中，提供了可旋转溅射靶组件。该组件包括背衬管，该背衬管包括外表面。也提供了包括内表面的溅射管状靶。该内表面与背衬管的外表面直接接触。背衬管共轴地配置在管状革巴的内部体积之内。多个隔开的槽设置在革巴的内表面和背衬管的外表面之间，由此，多个槽中的每一个都沿着组件的周边延伸。槽配置为与突入其内的溅射靶的部分互锁，以产生带槽交界面。在第二方面中，提供了用于形成管状溅射靶组件的方法，该方法包括提供圆柱形背衬管的步骤，该圆柱形背衬管包括非平面的外表面和沿着非平面的外表面定位的多个分离且明显(distinct)的槽，由此槽沿着背衬管的端部分延伸。也提供了包括非平面的内表面的管状靶坯(blank)。靶坯定位在背衬管之上。靶坯和背衬管输送通过模。靶坯的外径减小，由此靶的内径的一部分至少部分地突入背衬管的槽中，以将靶坯锁定在其中。【专利附图】【附图说明】从与附图相结合的本专利技术的优选实施例的下列详细描述，将更好地理解本专利技术的目的和优点，贯穿这些附图，同样的数字标注相同的特征件，并且其中: 图1示出了根据本专利技术的一个实施例的管状靶组件的横截面端视图； 图2示出了根据本专利技术的一个实施例的备选的管状靶组件的横截面端视图； 图3示出了具有倒过圆角(ixnmded)的边缘的备选的槽设计，其具有特定尺寸比例的高度、重量和深度的特征； 图4示出了定位在管状靶坯之内且在附接到其上之前的背衬管的横截面端视图； 图5示出了根据本专利技术的一个实施例共拉拔以形成带槽交界面的图4的管状靶坯和内背衬管的侧视图； 图6示出了作为在溅射工艺期间坡增的功率密度水平的函数的旋转靶表面的温度曲线.图1示出了用于进行靶的弯曲测试的测试装置；以及 图8至图12示出了具有带槽交界面的专利技术的旋转靶组件和单块(monolithic)挤压管状靶的弯曲测试。【具体实施方式】现在将描述体现了本专利技术原理的一方面。图1示出了旋转靶组件100的横截面端视图。组件100包括外管状靶110 ，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
可旋转溅射靶组件，其包括：背衬管，其包括外表面；溅射管状靶，其包括内表面，所述内表面与所述背衬管的所述外表面直接接触，其中，所述背衬管共轴地配置在所述管状靶的内部体积之内；以及多个间隔开的槽，其设置在所述靶的所述内表面和所述背衬管的所述外表面之间，由此，所述多个槽中的每一个都沿着所述组件的周边延伸，所述槽配置成与突入其内的所述溅射靶的部分互锁，以产生带槽交界面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SSG蒂尔斯，PS吉尔曼，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US