含钼和铝的组件以及在成形靶/背衬板组件中使用中间层的方法技术

本发明专利技术包括一种具有物理气相沉积靶（１０２）的组件（１３０），其通过层（１０４）与背衬板（１２０）分开，该层主要由钼和钽中的一种或两种构成。本发明专利技术还包括一种组件，该组件包括一至少含铝９９．９％的背衬板，该铝背衬板通过具有至少约６０００镑／平方英寸（ｐｓｉ）的强度的结合被结合到至少含钼９９．９％的靶上。此外，本发明专利技术包括一种将含钨的材料结合到含铝的材料上的方法。在含钨的材料（１０２）和含铝的材料（１２０）之间设有一层含钼的材料（１０４），并且含钼的材料被结合到含钨的材料（１０２）和含铝的材料（１２０）上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多种组件，包括物理气相沉积(PVD)靶/背衬板组件。具体而言，本专利技术涉及包含结合铝的钼的组件。本专利技术还涉及利用包含钼和铝中的一种或两者的中间层将物理气相沉积靶结合到背衬板上的方法。
技术介绍
物理气相沉积通常是用于在衬底上形成一层材料。在物理气相沉积加工过程中，靶表面暴露在高能离子和/或其它粒子下，这样可以从靶表面中驱逐出材料。被驱逐出的材料可传送到在靶附近的衬底，并且沉积在衬底上形成薄膜。靶可以由希望被沉积在衬底上的大量材料中的任一种形成。例如，靶可以由各种金属形成，例如包括钨，钼，铜，铝和钛等。靶通常要在用于物理气相沉积之前结合或以另外的方式连接到背衬板上。背衬板被用于在物理气相沉积装置中物理地保持靶，其典型地具有适合于保持在该装置中的特定的几何形状。背衬板可以由各种材料形成，例如铝材料。在企图结合靶与合适的背衬板时产生困难。靶与背衬板的一种结合方法是在背衬板和靶材料之间形成铟焊料结合。例如，难熔的金属靶材料(如钨或钼)可以被焊接结合到铜背衬板上。但是，如果将太大的功率施加给靶/背衬板组件，焊料结合处将会熔化(由于与通过组件的电流相关的加热)，因此一般要在小于4千瓦的功率下操作包含铟焊料结合的组件。遗憾的是，4千瓦功率通常小于有效溅射所需的功率值。由于在较高功率下操作可提高生产率并能使单溅射靶的产出更多，有利的是使用10千瓦或更高的功率。因此希望开发能够在溅射操作中承受较高功率的靶/背衬板的结构。形成能够承受较高功率的靶/背衬板的结构的一种方法是直接将背衬板结合到靶上，而不再采用在靶和背衬板之间的焊料层结合。但是，如果靶和背衬板彼此具有基本上不同的热膨胀特性，则在靶/背衬板构造的操作中可能沿扩散结合处产生裂纹和/或损坏。例如在将钨结合到铝或铜上的应用中会产生这样的问题。理想的是开发能够适用于在10千瓦或更高的功率下操作的新的靶/背衬板的结构。应该理解，尽管本专利技术是受上述问题和考虑启发的，但是下面描述的本专利技术不受限于靶/背衬板的结构，除了在一定程度上由所附的权利要求书明确描述靶/背衬板的结构。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术包括物理气相沉积靶/背衬板组件。该组件包括一物理气相沉积靶，一背衬板和在靶和背衬板之间的层。该层包括钼和钽中之一或两者都包括。在一个方面，本专利技术包括一种组件，该组件包含一至少含铝99.9％的背衬板，该铝背衬板通过具有至少约6000镑/平方英寸(psi)的强度的结合被结合到至少含钼99.9％的靶上。在一个方面，本专利技术包括一种将含钨的材料结合到含铝的材料上的方法。在含钨的材料和含铝的材料之间设有一层含钼的材料。含钼的材料被结合到含钨的材料和含铝的材料上。附图说明下面参照附图描述本专利技术的优选实施例。图1是本专利技术的一个示例的初始阶段的物理气相沉积靶的示意性横截面视图。图2是图1的靶的顶视图。图3示出了在图2步骤之后的加工步骤中的图1的靶的顶视图。图4是背衬板的示意性横截面图。图5是图4的背衬板的顶视图。图6是结合到图3的靶上的图4背衬板的横截面图。图7是靶/背衬板组件的示意性横截面图。图8是图7组件的顶视图。图9示出了在图7步骤之后的加工步骤中的图7组件的顶视图。图10示出了在图9步骤之后的加工过程中的图7组件的视图，其与背衬板相结合。图11是本专利技术的一示例的流程图。图12是本专利技术的另一示例的流程图。优选实施例的详细描述参照图1-6描述本专利技术的示例性实施例。首先参照图1和2，在图1中示出一示例性靶10的横截面图，在图2中示出其顶视图。靶10包括盘形。具体而言，靶10具有第一表面12和相对的第二表面14。表面12和14由圆形的外周面16连接在一起。将靶10表示为示范性的形状，要理解的是在本专利技术的各项应用中可以采用其它的靶形状。靶10可包含很多成分中的任意一种。在特定的应用中，靶10可包括钼，钽，钨，钛，硅和铝中的一种或多种，或是主要由，或由钼，钽，钨，钛，硅和铝中的一种或多种组成。例如，靶10可以是至少99.9％纯度的铝，至少99.9％纯度的钨，至少99.9％纯度的金属硅化物(例如，硅化钨或硅化钛)，或者至少99.9％纯度的铝化物(例如铝化钨)。这里描述的靶材料的纯度是考虑重量纯度，因此，被称为99.9％纯度的材料可认为(重量上)每千份含1份杂质。在特定应用中，靶可以主要由两种或以上的金属组成，一示例性组分是主要由钨和钛组成。在另一特定应用中，靶可以包括热膨胀系数小于8的材料，或是主要由或由热膨胀系数小于8的材料组成，示例性的该材料可以是钨与铝和硅之一的结合体或与该两者的结合体。参照图3，在靶10的表面14内涡卷出花纹18。可利用计算机数控(CNC)车床形成花纹18。花纹18是一示例性图案，可使用任何合适的图案。最后，将一种材料压靠在靶10的表面14上，并使其与该表面扩散结合。涡卷形花纹18可加强该结合的强度。例如，如果压靠在表面14上的材料比靶10的组分软，则在扩散结合过程中一些材料可被压入到涡卷形花纹18中。在本专利技术的一方面中，靶10直接被扩散结合到背衬板上。在该方面中，靶10可包括钼，背衬板可包括铝，例如6061系列的铝。一种背衬板结构在图4和5中被表示为背衬板30。这样的结构对应于ENDURA TM结构，其可从Honeywell International公司购买到。图4和5的结构是示例性的结构，在本专利技术的不同方面中可使用其它的结构。背衬板30包括上表面32，该表面最后要结合到靶上。背衬板30还包括绕该背衬板的周面延伸的凸缘34，其适用于将该背衬板保持在物理气相沉积设备中。参照图6，示出靶10被结合到背衬板30上以形成靶/背衬板组件40。具体而言，靶10的表面14已经被结合到背衬板30的表面32上以在靶10和背衬板30之间的界面处形成扩散结合42。扩散结合可以以如下方式形成。开始，靶10设有如图3所示的涡卷形花纹18。随后，靶10的表面14用适当的去污剂和/或其它溶剂清洁，以从该表面除去如切削油之类的污物。可使用的示例性溶剂有丙酮和己烷。最好是该清洁剂不会氧化靶10的表面。因此，如果靶主要由钼组成，最好是该清洁剂不包括硝酸。背衬板30的上表面32也可以用适当的清洁剂进行清洁。将经过清洁的表面14靠着已清洁的背衬板30的上表面32放置。随后，包括靶10和背衬板30的组件在下列条件下经受热压处理例如在表面14和32之间的界面上提供约4000psi到8000psi的压力，同时将该靶/背衬板组件加热到约400℃-1600℃的温度(在将铝结合到钼上时，典型的温度是约400℃-600℃，例如约500℃)。在4000psi到8000psi的压力、约400℃-1600℃的温度下保持该组件约1小时到5小时(典型的是约1小时到3小时)，并且最好是在小于或等于约3×10-4托的真空下。在将一含钼的靶10结合到含铝的背衬板30上时，例如在钼和铝之间可以使用上述处理过程形成牢固的扩散结合。表1表示了利用本专利技术的方法实现的钼和铝之间的各种扩散结合。表1中的结合强度是由冲击拉伸试验确定的。表1 如表1所示，已经确定，根据本专利技术的方法形成的钼和铝之间的结合具有至少约6000psi、至少约7000psi、至少约8000psi、至少约9000psi、在特别的应用中至少约10000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理气相沉积靶／背衬板组件，其包括：一物理气相沉积靶；一背衬板；和在靶和背衬板之间的层，该层包括钼和钽中之一或二者都包括，该层与背衬板物理接触并结合到该背衬板上，并且该层与靶物理接触并结合到该靶上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JW米斯纳，D莫拉勒斯，JA凯勒，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]