形成溅射靶组件的方法及由此制成的组件技术

形成包括背衬元件和靶元件的溅射靶组件的方法，包括：　　　　放置具有带有多个凸出部的结合面的元件、和具有带有多个适合接受所述凸出部的凹槽的结合面的元件，由此使所述凸出部和所述凹槽基本配准，且其中由所述结合面来限定界面；　　　　至少一个凸出部的一部分和至少一个凹槽的一部分滑动接触；及　　　　使所述至少一个凸出部部分变形以至少部分填充所述至少一个凹槽，因此在靶元件和背衬元件之间形成至少机械结合，其中具有所述凹槽的所述元件为其熔点高于构成凸出部的金属熔点的金属。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及溅射靶和溅射靶组件以及制造它们的方法。本专利技术还涉及用于制造溅射靶组件的结合方法，优选在低温下。在溅射应用领域中，典型的溅射靶组件具有溅射靶和背衬板。例如，将金属靶或金属靶底(例如，钽、钛、铝、铜、钴、钨等)结合到背衬板上，例如背衬板法兰组件如铜、铝、或其合金。为了得到在靶和背衬板之间的良好的热和电接触，这些元件通常通过软焊(soldering)、硬焊(brazing)、扩散粘结、箝位(clamping)、和通过环氧粘合剂等彼此附着。但是，通过在高温下的方法结合的溅射靶组件在使用中可翘曲组件，其影响溅射靶组件的性能，特别是当在靶和背衬板热膨胀系数之间存在很大差异时。而且，当通过软焊、硬焊、或扩散结合在高温下完成结合时，发生的在靶材料和背衬板材料之间的不同热膨胀，在金属体中产生非常高水平的机械应力。机械应力经常引起靶组件的挠曲且可导致结合失效，从而使靶从背衬板上分离。该结合方法还增加重量且在使用时造成靶组件剥离的危险。由于工业的持续进步使用越来越大的靶，剥离危险更可能了。另外，与一些常规的结合方法相关的高温可导致在靶金属中不希望的晶粒生长。
技术实现思路
本专利技术的一个特征是提供形成溅射靶组件的方法，其通过在靶和背衬板之间提供可靠的结合避免剥离的问题。本专利技术的另一个特征是提供形成用于控制在靶和背衬板的界面上的热阻的溅射靶组件的方法。本专利技术的再一个特征是提供形成溅射靶组件的方法，其防止背衬板的非故意溅射。本专利技术的另外的特征和优点将在下列说明书中部分列出，且从说明书中将部分明晰，或可通过本专利技术的实践获得教导。本专利技术的目的和其他优点将通过在说明书和附加权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。为了获得这些和其他优点，和根据本专利技术的目的，在这里具体化和概括描述的，本专利技术涉及形成溅射靶组件的方法。该方法提供一般由金属制成的靶和背衬板的结合。本专利技术进一步涉及制造溅射靶组件的摩擦焊接或使用摩擦(轨道铆接)结合法的机械连接，该溅射靶组件包含一般由具有不同热膨胀系数的金属制成的背衬板和溅射靶底。本专利技术还涉及通过将在组装元件上的凸出部对准在另一个组装元件上的适合接受该凸出部的凹槽而形成溅射靶组件的方法。在凸出部和凹槽的表面之间通过摩擦产生的热导致凸出部软化或变形并填充凹槽。当凸出部变硬时，在靶和背衬板之间形成机械和有时的冶金联锁。而且，本专利技术涉及形成溅射靶组件的方法，其在组装的靶和背衬底之间形成间隙，在溅射过程中，该间隙减小了靶和背衬底之间的热传递并提高了靶的平衡温度。可以通过改变凸出部体积和凹槽体积之间的关系，对组装的靶和背衬底之间的间隙大小进行控制。而且，本专利技术涉及形成溅射靶组件的方法，其包括用于防止靶使用物溅射进入背衬板的机构。该机构包括优选位于最大溅射腐蚀区域的气室，当邻近该室的靶的层被腐蚀到预定的厚度时，该气室破裂。当该室破裂时，出现瞬时压力且在溅射外壳中的压力监控器向使用者发信号，以停止溅射过程。应该理解前面的概述和下列的详细描述仅是示例性和说明性的，且是用来提供对要求保护的本专利技术的进一步说明。引入本申请并构成本申请一部分的附图，说明了本专利技术的各个方面，且同说明书一起用来说明本专利技术的原理。附图说明图1为本专利技术的溅射靶组件的剖面图。图2为本专利技术的凸出部和凹槽的各种形状和尺寸的剖面图。其他形状和尺寸是可能的。图3为展示在组装的靶和背衬板之间形成的间隙的本专利技术的溅射靶组件。图4为本专利技术的溅射靶组件的剖面图，其包括在靶和背衬板的结合表面的界面上形成的气室。具体实施例方式本专利技术目的在于提供一种通过结合法组装溅射靶组件的方法，该结合法包括优选在低温下，将靶元件固定在背衬板上。该方法包括放置具有带有多个凸出部的结合面的组装元件和具有带有多个适合接受该凸出部的凹槽的结合面的组装元件，以使该凸出部和所述凹槽基本对正；使至少一个凸出部的一部分与至少一个凹槽的一部分滑动接触；和使所述至少一个凸出部部分变形以至少部分填充凹槽，由此当凸出部变硬时，使靶元件和背衬元件相结合。优选的，如上所述的溅射靶组件，包含两个组装元件，即背衬板元件和溅射靶元件。该溅射靶元件和背衬板可为任何适合的靶等级和背衬板等级材料。对于通过本专利技术的方法结合的靶材料，其实例包括，但不限定于，钽、铌、钴、钛、铜、铝、和其合金，例如，如上所述的合金。背衬板的实例包括，但不限定于，铜、或铜合金、钽、铌、钴、钛、铝、和其合金，例如TaW、NbW、TaZr、NbZr、TaNb、NbTa、TaTi、NbTi、TaMo、NbMo等。对于用于溅射靶和背衬板的材料类型没有限制。背衬和靶材料的厚度可为用于形成溅射靶的任何适合的厚度。可选择的，背衬板和靶材料或其他结合到背衬板上的金属板可为用于所需应用的任何适合的厚度。背衬板和靶材料的适合厚度的实例包括，但不限定于，背衬板厚度为约0.25或更小-约2英寸或更大，和靶厚度在约0.060英寸-约1英寸或更大的范围内。在本专利技术中，结合到背衬板上的靶材料可为常规的靶等级材料，例如在U.S.专利No.6,348,113中描述的，其全部内容在此引入作为参考。溅射靶还可具有在工业中为常规的夹层。而且，溅射靶可为空心阴极磁控管溅射靶且可为其他形式的溅射靶，如引入固定的或旋转的永磁体(permanent)或电磁体的平面磁控管组件。纯度、构造、和/或粒径和包括尺寸等的其他参数对于本专利技术不是关键性的。本专利技术提供用任何类型的溅射靶和背衬板制造溅射靶组件的方法。用于实践本专利技术的靶元件包括两面，溅射面和与溅射面相对的结合面。本专利技术的背衬元件包括两面，结合面和与结合面相对的背面。通过将靶元件的结合面固定到背衬元件的结合面上而形成或组装本专利技术的溅射靶组件。界面由靶元件的结合面和背衬元件的结合面之间的区域来进行限定。可将结合面彼此固定，以使背衬元件的结合面的表面和靶元件的结合面的表面基本接触；结合面的表面未基本接触；或，可在结合面的部分表面之间插入夹层。该夹层可为结合介质。该夹层还可为箔、板、或块的形式。夹层材料的实例包括，但不限定于锆等和在工业中为常规的，在U.S.专利5,863,398和6,071,389中发现的钛；在U.S.专利5,693,203中发现的铜、铝、银、镍、和其合金，和在U.S.专利6,183,613B1中发现的石墨，其每个的全部内容在此引入作为参考。靶元件和背衬元件可由具有不同熔点的材料制成。可在元件(靶或背衬元件)的结合面中形成凹槽，其具有比制成另一元件的材料的熔点高的熔点。优选的，靶元件由具有比制成背衬元件的材料的熔点高的熔点的材料制成。可通过包括机械加工的任何适合的方法形成凹槽。可形成凹槽以具有纵长尺寸，从而形成扩展的凹槽轨道、通道、或空腔。优选的，凹槽空腔为环形的，以形成连续的凹入轨道。可在结合面形成一个或多个空腔。多个凹槽空腔可同心排列。凹槽空腔的开口适合接受在具有凸出部的元件上的凸出部。即，凹槽开口具有充分的尺寸和形状，容许凸出部进入开口。在凹槽开口的内部，凹槽的直径可增加、减少、或保持不变。凹槽内部可为任意形状和体积。图2展示了凹槽设计变化的实例；其他的是可能的。凹槽形状可为规则的或不规则的。凹槽的横截面通常形成正方形、矩形、“T”、“L”、半圆形、截顶三角形、尖端、弓形交叉等。联锁设计由凹槽形状产生，其中凸出部和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：小查尔斯·E·威克沙姆，戴维·P·沃克曼，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：