TWI480401B - 管靶 - Google Patents

Description

管靶

本發明係相關於一種管靶，其具有一個圓柱形攜載管件，一個圓柱形靶，其係被劃分成至少一個片段，所述靶係配置在攜載管件上，以及一個連接層，其係設在所述靶與所述攜載管件之間。

過去所使用的大部分濺鍍靶係所謂的以圓形的方式或矩形的方式形成的平面靶。然而，這些平面靶所具有的缺點係只有大約30%到40%的其所包含的材料能夠被有效地濺鍍。

為了要增加濺鍍的效果，越來越常使用管靶。然而，管靶的製造係比平面靶的製造加困難。

一種用於濺鍍靶之製造的方法係已經為人所知，在該方法中，首先，一個圓柱形攜載元件係被導入一個鑄造模具之中，使得在該攜載元件與鑄造模具之間可以形成一個空的體積(EP 0 500 031 B1)。

一種靶的材料隨即被填入這個在攜載元件與鑄造模具之間的空的體積之中，並且閉合鑄造模具。一種壓力均衡的熱壓製係後續地被應用到該靶材料以及該攜載元件上。透過該壓力均衡的熱壓製，可以增進介於靶材料與攜載元件的外部表面之間的結合作用力。

一種用於在濺鍍製程中使用的管式陰極係進一步為人所知的，所述陰極管包含有一個靶載體以及一個靶，其中 一個良好的電絕緣及絕熱層係坐落在靶載體與靶之間(EP 1 752 556 A1)。在其中所述的良好的絕熱層係沿著靶載體的縱向軸線被劃分成數個個別的層，此等層係彼此分隔開。

以垂直於縱軸將管靶加以分段係揭示在WO 2007/0414125 A2之中。其中的圓柱形靶具有大於大約36英吋(=大約91公分)的長度並且具有一個或數個圓柱形濺鍍區段。一個攜載管件係設在該圓柱形靶之內。一個緊固用銦層係定位在圓柱形濺鍍靶與圓柱形攜載管件之間，以便於將靶與攜載管件相連接。

進一步已知的是一種具有一個管靶，其具有一個圓柱形攜載管件以及至少一個配置在其外殼表面上的靶管件(WO 2006/063721 A1)。在其中配置於靶管件與攜載管件之間的是一個連接層，所述連接層係具有傳導性的且具有>90%的濕潤程度。

相似的管靶係揭示在以下的公開文件之中：US 2001/0047936 A1；JP 4350161；JP 2006-083408。

已知的管式陰極在濺鍍製程期間係受到如此強大的加熱，以致於它們必須藉由冷卻水的作用而受到冷卻。由於管式陰極的功率密度所構成的需求變得越來越高，冷卻也必須變得始終是有效率的。從而在靶管的內部壁部以及外部壁部之間會發生很大的溫度差異。也就是說，內部壁部係停靠在一個攜載管件的外部壁部上，而冷卻水係在攜載管件的內部之中運送，同時外部壁部係暴露於熱的電漿。透過電漿的作用，係會產生高溫，而靶則藉此膨脹。由於 該靶係同時地透過內部的冷卻作用而被冷卻，係會在靶的厚度各處形成溫度梯度。然而，由於該靶也會因為電漿的高溫而膨脹，係會發生徑向的撕開作用力，此作用力係會導致損傷或甚至是破壞靶而使得不再有可能形成均勻的塗層。

本發明因此係針對在靶的內側與外側之間釋放應力的問題。

這項問題係藉由靶包括有平行於及/或傾斜於其旋轉軸線的至少一個凹槽的特徵而解決。

本發明關於一種管靶，用於藉著一個配置在一個圓柱形攜載管件上的靶來進行濺鍍。此靶係被分成數個片段。該靶具有至少一個平行於或是傾斜於其旋轉軸線的凹槽。

所述管靶包括有較佳的是一個圓柱形攜載管件，而一個配置於該攜載管件上的圓柱形的靶係被劃分成至少一個片段。一個連接件係設在該靶與該攜載管件之間。該靶包括有至少一個平行於及/或傾斜於其旋轉軸線的凹槽。

藉由本發明所獲得的優點特別包含有在管靶之中的應力係會被釋放。這種應力的釋放係藉著將至少一個凹槽運用於該靶之中而獲得。通過此凹槽，徑向的撕開作用力係被轉變成切線作用力。透過這些切線作用力，至少一個凹槽係可以變窄或是甚至是閉合。因此可以防止靶被撕開。這種應力的釋放對於脆性的靶材料係特別有利，所述的脆性靶材料舉例來說係在管靶式以下材料的情況，ITO，ZnO， ZnO：Al2O3，ZnO：Ga2O3，ZnO：In2O3或是具有其他摻雜，或是分別連同Sb以及其他摻雜的SnO2、SnO2、以及另外的氧化物以及次氧化物，舉例來說，像是Nb₂ O_x 、Ta₂ O_x 、WO_x 、MoO_x 、Ti_x Nb_y O_z 、TiO_x 、SiO₂ 、Al₂ O₃ 、Si₃ O_x 、MgO_x 、矽、矽以及鋁的化合物，例如是TiN、ZrN、Si₃ N_x 的氮化物，碳化物，舉例來說，像是SiC、WC，矽化物，硼化物，氟化物，硒化物，硫化物，碲化物以及這些物質的混合物。然而，本發明也可以有利地與金屬以及金屬合金以及它們的混合物的靶一起使用。

圖1以立體圖且示意地描繪出一個管靶1。為了清楚說明，此處該管靶係以蓋子2，3關閉起來。此管靶1包含有一個被一個靶1a所包圍的攜載管件，所述攜載管件並未明顯描繪在圖1。這個靶1a設有一個凹槽4，其係平行於管靶1的一個旋轉軸線5而延伸。一個箭頭6係指示旋轉方向。凹槽4的深度並未具體繪出。

在濺鍍製程期間，電漿係定位在管靶1之一個部位的上方或是下方。此電漿大致上與管靶1一樣長，然而其直徑係小於管靶1的直徑。當該管靶1旋轉時，凹槽4係定位成當[凹槽]在電漿之下或之上前進時凹槽的整個長度係在電漿的上方或下方。凹槽4進沒入電漿之中、停留在電漿之中或是離開電漿係改變了該靶1a面對著電漿的表面以及該靶與電漿的阻抗。濺鍍的行為可以從而受到嚴重的損害。其中可能會產生電壓以及電流的改變，而此等改變從 而係會造成可能會傷害要被塗層之基板的閃絡(發弧)。

圖2描繪出根據圖1之管靶的變化形式，其包括有一個靶1b。此管靶7的靶1b包括有一個並沒有平行於旋轉軸線5而延伸、而是與該旋轉軸線5形成一個角度α的凹槽8。

在圓柱形靶1b的旋轉期間，凹槽8係開始變成從靶1b的一端沒入電漿之中，以及後續地繼續在電漿朝向靶1b的另一端。電漿阻抗的改變藉此係保持在很小的情況。

圖3顯示出另一個管靶9，其圓柱形的靶1c包括有二個凹槽10，11，其中的一個凹槽10係平行於旋轉軸線5延伸且另一個凹槽與該旋轉軸線5形成角度α。

圖4顯示出另一個管靶12，其靶1d係被凹槽13到16劃分成數個片段17，18，19。在其中凹槽13，15係垂直於凹槽14，16延伸。

圖5顯示出一個靶20之一個部位的剖面。其中很明顯的是，一個凹槽21具有寬度d 以及深度h 。此處深度h 係小於靶20的厚度。

圖6顯示出與圖5相同的靶20的區段，然而其係在高熱電漿產生作用之後。原本是固定不變的凹槽21在此處係由於靶20在朝向該靶20之外部表面的方向之中膨脹而變窄。

圖7顯示出一個配置在一個攜載管件23上的靶22。在該攜載管件23之內可以看到冷卻機構24。二個凹槽25，26在此處係延伸通過整個靶22向上到達攜載管件23的表面，並且該等凹槽係在與旋轉軸線27相同的方向之中延伸。

該靶22在攜載管件23上的配置情況係簡化地顯示在圖7之中。舉例來說，其中已經省略了結合。

在圖8之中，圖7的圓柱形靶22係被旋轉90°且以區段A-A描繪出來。再次地，可以看見凹槽26。

圖9顯示出與圖7相似的配置，然而其具有一個結合手段30，舉例來說，當做焊劑的銦-錫。此結合手段30係配置在攜載管件23與圓柱形靶22之間，該攜載管件23較佳地包含有銅。元件參考符號31標示出靶22的一個沒有開槽的區域。靶22要被濺鍍的部位係因此沒有被結合。狹長孔或是凹槽26在此處僅直到靶22的區域31。濺鍍層從而不會被結合手段30所污染。

圖10描繪出具有分段的靶36之分段的管靶35的變化形式。此靶36係停靠在一個結合層37上，該結合層37係從而圍繞著一個攜載管件38。在凹槽34，40之中，設有密封環41，42。只有在將管靶35裝設到攜載管件38上期間才會需要這些密封環41，42。在此裝設期間，片段43到45係連同密封環41，42滑過攜載管件38。隨即，一種液體的結合手段37係被傾倒到介於攜載管件38以及靶36之間的空間之中，而該結合手段37係在稍後固化。在傾倒入結合手段37的同時，所述密封環41，42係用來防止所述結合手段37流出凹槽34，40。在結合手段37已經固化之後，較佳地移除調該等密封環41，42。

所述攜載管件38係在所有的位置點處相對於靶36同心地延伸。為了要獲得此種狀況，金屬線或是點狀或是直 線狀間隔件係在裝設期間被插入。

圖11描繪出一個具有一個靶46的管靶50，原則上其係對應於根據圖2的管靶，不過具有數個傾斜凹槽51到54。在該管靶50上方係指示出一個電漿區域55。藉著利用數個傾斜凹槽51到54，可以進一步降低發生發弧的風險。凹槽51到54與管靶50縱軸所形成的角度α較佳地係被選擇成例如是當凹槽52的一端從電漿區域55浮現出來時，凹槽52的另一端係進入電漿區域55之中。

對應地，當前面的凹槽52的最後一端離開電漿區域55時，後繼的凹槽53的一端係進入電漿區域55。角度α可以用tan α=b/L來決定。此處b 為電漿區域55的最大寬度，以及L 是靶46的長度。此處的凹槽51到54具有相對於彼此的相同距離。

雖然以上已經描述了本發明的實例，本發明並不限制於這些實例的實施例。所述技術領域具有通常知識者會了解的是，本發明涵蓋了可以獲得與本文所描述之實例相同結果的數種變化形式。因此對於所屬技術領域具有通常知識者來說，很清楚的是，申請專利範圍所保護的範圍並不會受到本文所描述的實例的侷限，另且有另外的變化形式、修改以及替代物係落入申請專利範圍所保護的範圍之內。

1‧‧‧管靶

1a‧‧‧靶

1b‧‧‧靶

1c‧‧‧靶

1d‧‧‧靶

2‧‧‧蓋子

3‧‧‧蓋子

4‧‧‧狹長孔或是凹槽

5‧‧‧旋轉軸線

6‧‧‧箭頭

7‧‧‧管靶

8‧‧‧凹槽

9‧‧‧管靶

10‧‧‧凹槽

11‧‧‧凹槽

12‧‧‧管靶

13‧‧‧凹槽

14‧‧‧凹槽

15‧‧‧凹槽

16‧‧‧凹槽

17‧‧‧片段

18‧‧‧片段

19‧‧‧片段

20‧‧‧靶

21‧‧‧凹槽

22‧‧‧靶

23‧‧‧攜載管件

24‧‧‧冷卻

25‧‧‧凹槽

26‧‧‧凹槽

27‧‧‧旋轉軸線

30‧‧‧結合手段

31‧‧‧沒有開槽的區域

34‧‧‧凹槽

35‧‧‧管靶

36‧‧‧靶

37‧‧‧結合層/結合手段

38‧‧‧攜載管件

40‧‧‧凹槽

41‧‧‧密封環

42‧‧‧密封環

43‧‧‧片段

44‧‧‧片段

45‧‧‧片段

46‧‧‧靶

50‧‧‧管靶

51‧‧‧凹槽

52‧‧‧凹槽

53‧‧‧凹槽

54‧‧‧凹槽

55‧‧‧電漿區域

本發明的實例係描繪於圖式之且且被進一步地詳細描述。

在圖式中係描繪了：圖1係具有一個筆直凹槽之管靶的立體圖；圖2係具有一個傾斜凹槽之管靶的立體圖；圖3係具有一個筆直凹槽及一個傾斜凹槽之管靶的立體圖；圖4係具有數個筆直凹槽及垂直於此等筆直凹槽而延伸之凹槽之管靶的立體圖；圖5係通過在電漿熱作用之前之一個具有一個凹槽之管靶的剖開部分的剖面；圖6係在電漿熱作用之後根據圖5的剖面；圖7係通過一個配置在一個靶載體上之靶的剖面；圖8係通過根據圖7之靶的縱向剖面；圖9係通過一個管靶的剖面；圖10係通過一個變化之管靶的縱向剖面；圖11係具有數個傾斜凹槽之管靶的立體圖。

2‧‧‧蓋子

3‧‧‧蓋子

46‧‧‧靶

50‧‧‧管靶

51‧‧‧凹槽

52‧‧‧凹槽

53‧‧‧凹槽

54‧‧‧凹槽

55‧‧‧電漿區域

Claims (10)

1. 一種管靶，其具有一個圓柱形攜載管件，一個圓柱形靶，其係被劃分成至少一個片段，所述靶係配置在攜載管件上，一個連接層，其係設在所述靶與所述攜載管件之間，其特徵在於所述靶包括有平行於及/或傾斜於其旋轉軸線的至少一個凹槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於所述至少一個凹槽的深度係從頂側延伸到內側，且總計比靶的厚度的5%還要大。
3. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於所述的至少一個凹槽係平行於管靶的旋轉軸線延伸。
4. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於該靶包括有數個凹槽，所述凹槽係平行於管靶的旋轉軸線延伸。
5. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於所述靶包括有至少一個凹槽，所述凹槽係以一個與管靶的旋轉軸線所形成的角度α延伸。
6. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於該靶包括有數個凹槽，所述凹槽的至少其中之一係平行於管靶的旋轉軸線延伸以及至少其中之一係以一個與管靶的旋轉軸線所形成的角度α延伸。
7. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於數個凹槽係以一個與管靶的旋轉軸線所成的角度α延伸。
8. 如申請專利範圍第7項所述的管靶，其特徵在於該等凹槽每個都具有相對於另一個凹槽的相同距離。
9. 如申請專利範圍第1項所述的管靶，其特徵在於該靶係被劃分成在縱向方向中的至少一個片段。
10. 如申請專利範圍第8項所述的管靶，其特徵在於該等凹槽相對於另一個凹槽的距離係對應於至少該電漿區域的寬度。