溅射靶的控制冷却制造技术

一种用于制造溅射靶的方法，其中通过产生溅射表面和正对溅射表面的背表面有选择地控制冷却速率。背表面包括至少第一纹理区。第一纹理区通过有效实现热散逸有助于冷却接近第一纹理区的溅射靶区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及溅射靶领域，更具体涉及通过表面积变化控制溅射靶的冷却。
技术介绍
溅射工艺广泛地用于各种领域，以提供具有原子光滑表面的精确控制厚度的薄膜材料淀积，例如以在磁记录介质的表面上涂敷半导体和/或形成薄膜。在溅射工艺中，溅射靶放置在填充有惰性气体气氛的室中，且暴露于电场，以产生等离子体。在该等离子体内离子与溅射靶的表面碰撞，使得溅射靶从溅射靶表面发射原子。溅射靶和将被涂敷的衬底之间的电压差使得发射的原子在衬底表面上形成希望的薄膜。在溅射过程中，溅射靶上的热量常常增加，负面地影响溅射工艺的控制和缩短溅射靶的寿命。图1描绘了一个这种常规溅射靶的例子。具体地，常规溅射靶101包括溅射表面102。溅射表面102包括用于溅射的溅射区104和非溅射区105。常规溅射靶101也包括背表面106。以及通过常规溅射靶101钻开的孔107，用于在溅射同时保持溅射靶101在适当的位置。常规溅射靶101被放置在真空室中，且被夹持在环形支撑件110上。在垫圈111和背表面106之间产生气密和水密密封。冷却液如水被注入由环形支撑件110产生的空腔中，以及冷却液使在溅射表面102上产生的热量散逸。在延长的溅射之后，当从溅射表面102发射溅射靶101的原子时侵蚀或磨损溅射区。该侵蚀使得在溅射表面102上形成沟槽，用虚线图示。薄膜材料的溅射涂敷的成功，特别是磁数据存储工业中的薄膜的溅射涂敷高度地取决于有效的热散逸。具体地，溅射靶上的高温增加溅射发生的速率，以及影响薄膜淀积的均匀性。如果溅射发生太迅速，那么特定的溅射靶的使用寿命将减小，导致较高的重置成本和更频繁的系统空闲时间。而且，如果溅射靶太热，那么包括溅射靶的不同材料之间的键合可以熔化，使溅射工艺的效率退化以及对于溅射工序引起不必要中断。除了通过改进溅射设备或通过选择具有合乎需要的热保持性能的背面材料之外，常规溅射靶对于溅射靶的冷却不具有增强的或选择性控制。由此，希望提供一种用于在溅射过程中控制溅射靶的冷却的方法。具体地，希望提供一种用于通过背表面的表面积改变有选择地控制溅射靶的主表面上的特定位置的冷却的方法，以便提高溅射安全和效率。
技术实现思路
热积累是溅射工艺的固有副作用。太多的热量可能负面地影响溅射靶的寿命周期，以及使薄膜淀积的均匀性退化。在这方面，本专利技术的目的是解决在常规溅射靶中存在的缺点，那些缺点具体涉及溅射过程中溅射靶上的热量积累。在本专利技术的一个方面中，通过产生溅射表面和正对溅射表面的背表面制造其中通过表面积改变有选择地控制冷却速率的溅射靶。背表面包括至少第一纹理(textured)区，第一纹理区通过有效地实现热散逸有助于冷却接近第一纹理区的溅射靶区域。通过操作纹理区的表面积，可以控制溅射靶的特定面积的冷却速率，以及可以控制溅射区的磨损图形。例如，通过增加溅射靶上的选定位置的冷却速率，可以减慢溅射工序，导致延长特定溅射靶的使用寿命并减小操作成本。通过包括不止一个纹理区，溅射速率可以被调整或在溅射靶的表面上的选定位置调为不同的速率，进一步增强对溅射工序的控制。背表面也包括至少第一非纹理区。通过在溅射靶的背表面放置非纹理区，可以减小冷却速率或单独留在其他位置。非纹理区可以位于正对溅射表面上的非溅射区的表面上，该表面与溅射区相比常常更冷，且因此磨损处于更慢的速度。而且，可以接近真空密封垫圈放置非纹理区，以便实现真空密封并防止在冷却液和真空室之间发生气体-液体交换。使用喷砂处理、随机加工、激光烧蚀或使用车床产生第一纹理区。这些构造方法的每一个用于在抛光的背面区上提供具有增加的表面积的纹理背面区。表面积的增加允许更大的接触涂覆到第一纹理区的冷却液，增加正对第一纹理区的位置处的溅射靶的冷却速率。本专利技术的第二方面是其中有选择地控制冷却速率的溅射靶。该溅射靶包括溅射表面和正对溅射表面的背表面，背表面还包括至少第一纹理区。背表面还包括至少第一非纹理区。纹理区通过有效实现热散逸有助于冷却接近纹理区的溅射靶区。使溅射靶的背表面具有纹理允许与冷却液更大的接触，增加热散逸。靶可以是圆形、矩形或六边形。在溅射的同时，由于溅射区中的靶材料的离子和原子之间碰撞，在溅射靶中形成强烈的热量。由于上升的温度，其中溅射发生的速率增加，进一步增加从溅射区喷射的靶材量。这些又引起溅射区上的磨损增加，缩短溅射靶的可用寿命。通过设置纹理区正对溅射区，热量以增加的速率从纹理区散逸，有选择地冷却溅射区。通过改变背表面的表面积控制溅射区的冷却速率，允许溅射区被更快、更慢或以与溅射靶的非溅射区相同的速率冷却。在另一种布置中，溅射表面还包括用于溅射的溅射区和至少第一非溅射区，以及正对非溅射区的纹理区。在横穿整个溅射表面的任意选定区可以控制溅射速率，不是刚好在溅射区。溅射靶由金属合金或陶瓷材料之一组成，尽管与具有低导热性的材料相比如陶瓷，本专利技术将影响具有高导热性的材料如金属。纹理区从背表面突出或切入背表面。而且，用随机纹理如喷砂处理或随机加工构造纹理区。在溅射靶与背表面上的冷冻流体接触直接冷却的情况下，溅射靶的冷却速率取决于溅射靶的导热性。由于冷却液迅速地溢出背表面，因此冷却液本身不被加热到任意标记的程度。因而，通过增加背表面的表面积，冷却液和溅射靶之间接触增加，从而在给定的时间间隔中增加散逸到冷却液中的热量。另外可以用交叉影线、同心圆、矩形、平行线或曲线构造纹理区，其中曲线便于与背表面接触的冷却液的快速流动或涡流。曲线可以产生沟道，便于冷却液从液体入口快速流动到液体出口，或曲线可以产生垂直于冷却液的流动方向的粗糙斑点，便于涡流。在第三方面中，本专利技术是溅射靶组件，其中通过表面积改变有选择地控制冷却速率。溅射靶组件包括溅射靶，溅射靶还包括溅射表面和支承板，支承板还包括背表面。背表面还包括至少第一非纹理区。溅射靶和支承板被键合在一起，以便溅射表面正对背表面。纹理区通过有效实现热散逸有助于冷却接近纹理区的溅射靶组件的区域。一般地，溅射靶被键合到支承板，以便增强冷却液的效果。在溅射靶上产生溅射表面以及在支承板上可以产生背表面，以便增加支承板的表面积，因此增加整个溅射靶组件的表面积。在溅射表面或背表面产生之前或之后，溅射靶和支承板被键合在一起。在第四方面，本专利技术是用于制造溅射靶组件的方法，其中通过表面积改变有选择地控制冷却速率。该方法包括在溅射靶上产生溅射表面和在支承板上产生背表面的步骤，背表面包括至少第一纹理区。该方法还包括将溅射靶和支承板键合在一起的步骤，以便溅射表面正对背表面。第一纹理区通过有效实现热散逸有助于冷却接近第一纹理区的溅射靶组件的区域。在下面描述的优选实施例中，参考成为其部分的附图，以及其中图示了本专利技术可以被实践的特定实施例。应当理解可以利用其他实施例以及在不脱离本专利技术范围的条件下可以改变。附图说明现在参考附图，其中相同的参考数字始终表示相应的部分。图1描绘了常规溅射靶的例子；图2描绘了本专利技术的一个实施例的外形；图3描绘了圆形溅射靶上的纹理区的例子；图4描绘了矩形溅射靶上的纹理区的例子；图5是使用三个可能的纹理图形的纹理区的特写(close-up)图例；图6A和6B图示了具有带有曲线纹理的纹理区的溅射靶之间的空间关系以及冷却液的流动；图7描绘了根据图2实施例的溅射表面和背表面的例子；图8描绘了根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过表面积改变有选择地控制冷却速率的溅射靶，包括：溅射表面；以及正对所述溅射表面的背表面，所述的背表面还包括至少第一纹理区；其中所述的第一纹理区通过有效实现热散逸有助于冷却接近所述第一纹理区的溅射靶区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：程远达，史蒂文罗格肯尼迪，迈克尔吉恩拉辛，阿南德S德奥达特，
申请(专利权)人：黑罗伊斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]