CN102272347B - 管靶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于溅射的管靶(50)，所述管靶具有布置在圆柱形的承载管上的靶(46)。该靶(46)划分成多个部段。靶(46)相对于其转动轴线倾斜地具有至少一个槽(51-54)。

Description

管靶
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的管靶。
背景技术
过去所使用的大部分溅射靶是构造为呈圆形的或呈矩形的所谓的平面靶。然而平面靶具有如下缺点：构成该平面靶的材料的仅约30％到40％得到有效溅射。
为了提高溅射效率，越来越多地使用管形靶。但是管形靶的制造比平面靶的制造更加困难。
已公知一种用于制造喷溅靶的方法，其中，首先将圆柱形的承载元件以如下方式引入到模具中，即，使得在承载元件与浇注模具之间形成空隙(EP 500 031 B1)。
于是，将靶材料填注到承载元件与浇注模具之间的空隙中并且封闭浇注模具。然后，将均衡的热压施加到靶材料和承载元件上。通过均衡的挤压改进了在靶材料与承载元件的外表面之间的接合力。
此外，公开了一种用于在溅射过程中使用的管状阴极，该管状阴极具有靶承载件和靶，其中，在靶承载件与靶之间存在导电和导热良好的层(EP 1 752 556 A1)。在这种情况下，导热良好的层沿着靶承载件的纵轴线划分成多个单层，这些单层彼此间隔。
由WO 2007/0414125 A2公知一种垂直于纵轴线的管靶分割。在此，圆柱形靶拥有大于大约三十六英寸(＝大约91cm)的长度并且具有一个或多个圆柱形溅射段。在圆柱形靶内设置有承载管。由铟构成的固着层处于圆柱形溅射靶与圆柱形承载管之间，以便将靶与承载管连接。
此外，公知一种管靶，该管靶带有圆柱形的承载管和至少一个布置在承载管壳面上的靶管(WO 2006/063721 A1)。在这种情况下，在靶管与承载管之间布置有连接层，该连接层是传导的并且具有大于90％的湿润度。
类似的管靶由以下文献公知：US 2001/0047936 A1；US2001/0047936 A1；JP4350161；JP2006-083408。
公知的管状阴极在溅射过程期间被强烈地加热，从而使得这些管状阴极必须借助冷却水来冷却。因为对管状阴极的功率密度的要求越来越高，所以冷却也必须越来越有效。在这种情况下，引起了在靶管的外壁与内壁之间的大温差。于是，内壁支撑在承载管的外壁上，冷却水在该承载管的内部输送，而外壁遭受热等离子体。通过等离子体的作用而得出高温度，由此靶膨胀。因为靶通过内部冷却同时得到冷却，所以在靶的厚度上形成温度梯度。然而，因为靶由于等离子体的高温度同样膨胀，所以出现导致靶受损伤或者完全损毁的径向断裂力，由此，均匀的覆层不再可能。
发明内容
因此，本发明基于以下任务，即，降低在靶内侧与靶外侧之间的应力。
该任务依据权利要求1的特征来解决。
本发明涉及一种用于溅射的管靶，该管靶具有布置在圆柱形承载管上的靶。该靶划分成多个部段。以相对于靶的转动轴线平行或者倾斜的方式，靶具有至少一个槽。
优选的是，管靶具有圆柱形承载管，在该承载管上布置有圆柱形靶，该靶划分成至少一个部段。在靶与承载管之间设置有连接件。该靶以相对于靶转动轴线平行和/或倾斜的方式具有至少一个槽。
利用本发明实现的优点尤其在于降低了管靶中的应力。该应力降低通过在靶中安置至少一个槽来实现。通过该槽将径向的断裂力转换成切向力。通过切向力使至少一个槽变窄或完全封闭。由此阻止靶的断裂。该应力降低尤其是在易碎的靶材料中是有利的，例如在由如下物质构成的管靶中：ITO、ZnO、ZnO:Al2O3、ZnO:Ga2O3、ZnO:In2O3或带有其它掺杂物或者说SnO2、SnO2带有Sb和其它掺杂物；以及其它氧化物和低价氧化物譬如Nb2Ox、Ta2Ox、WOx、MoOx、TixNbyOz、TiOx、SiO2、Al2O3、Si3Ox、MgOx、硅、硅和铝的化合物、氮化物例如TiN、ZrN、Si3Nx、碳化物譬如SiC、WC、硅化物、硼化物、氟化物、硒化物、硫化物、碲化物和这些物质的混合物。但本发明也可以有利地使用在由金属和金属合金以及其化合物构成的靶中。
附图说明
本发明的实施例示出在附图中并且在下文中进一步介绍。
其中：
图1示出了带有直槽的管靶的透视视图；
图2示出了带有斜槽的管靶的透视视图；
图3示出了带有直槽和斜槽的管靶的透视视图；
图4示出了带有直槽和垂直于此延伸的槽的管靶的透视视图；
图5示出了在等离子体加热作用之前的带有槽的管靶的剖面的横截面；
图6示出了在等离子体加热作用之后的根据图5的横截面；
图7示出了布置在靶承载件上的靶的横截面；
图8示出了根据图7的靶的纵剖面；
图9示出了管靶的横截面；
图10示出了管靶的变型方案的纵剖面；
图11示出了带有多个斜槽的管靶的透视视图。
具体实施方式
在图1中以透视视图且示意性地示出了管靶1。出于简洁性，在此该管靶以盖2、3封闭。管靶1具有在图1中不可见的由靶1a围绕的承载管。靶1a设有槽4，该槽平行于于管靶1的转动轴线5地延伸。以箭头6来简示转动方向。槽4的深度不固定。
在管靶1的一部分之上或之下在溅射过程中存在等离子体。等离子体基本上与管靶1一样长，但具有小于管靶1直径的直径。如果管靶1转动，则槽4在等离子体的下方涂抹或上方涂抹期间以槽的整个长度在等离子体之上或之下。槽4没入到等离子体中、停留于等离子体中或者从等离子体离开改变了靶1a的朝着等离子体的表面进而改变了等离子体阻抗。由此，溅射性能可能会受到强烈影响。在此，可能会产生电压变化和电流变化，这些变化又引起电弧(arcing)，电弧可能会损伤待覆层的基底。
图2示出了根据图1的管靶的变型方案，该管靶具有靶1b。该管靶7的靶1b具有槽8，该槽并不平行于转动轴线5延伸，而是以相对于该转动轴线成角度α的方式延伸。
现在如果圆柱形靶1b转动，则槽8从靶1b的端部起开始没入到等离子体中，并且然后在等离子体中运行向靶1b的其它端部。由此将等离子体阻抗的变化保持得小。
在图3中示出了另一管靶9，该管靶的圆柱形靶1c具有两个槽10、11，其中，一个槽10平行于转动轴线5延伸而另一槽以相对于该转动轴线成角度α的方式延伸。
图4示出了另一管靶12，该管靶的靶1d通过槽13至16划分成多个部段17、18、19。在这种情况下，槽13、15垂直于槽14、16地延伸。
在图5中以横截面示出了靶20的一部分。在这种情况下，可看到带有宽度d和深度h的槽21。在这种情况下，深度h小于靶20的厚度s。
图6示出了如图5的然而是在高等离子体加热作用之后的靶20的相同区段。在这种情况下，原始恒定的槽21由于靶20的膨胀而在朝着靶20的外表面的方向上变窄。
图7示出了靶22，该靶安装在承载管23上。在承载管23内可以看到冷却剂24。在这种情况下，两个槽25、26通过整个靶22行至承载管23的表面，并且这两个槽在与转动轴线27相同的方向上延伸。
安置在承载管23上的靶22的布置方式在图7中简化地示出。这样例如省去了接合。
在图8中，图7的圆柱形靶22转动90°并且以剖面A-A示出。在此又看到槽26。
图9示出了与图7类似的装置，然而该装置具有接合剂30，例如作为钎焊料的铟锡。接合剂布置在优选由铜构成的承载管23和圆柱形靶22之间。以31标记靶22的不开槽的区域。由此，靶22的待溅射的部分不接合。在这种情况下，槽26仅仅引导直至靶22的区域31。由此，溅射层可不受接合剂30污染。
在图10中示出了带有分部段的靶36的分部段的管靶35的一种变型方案。靶36平放在接合层37上，其一方面围绕承载管38。在槽34、40中设置有密封环41、42。所述密封环41、42仅在将管靶35装配到承载管38上时是需要的。在装配时，部段43至45与密封环41、42一起在承载管38上推动。于是，在承载管38和靶36之间的间隙中浇注液态的接合剂37，该接合剂稍后硬化。在注入接合剂37期间，密封环41、42用于阻止接合剂37从槽34、40流出。在接合剂37硬化之后，优选去除密封环41、42。
承载管38在所有部位上相对靶36同心地延伸。为了实现这一点，在装配时使用金属线或者呈点状或呈线状的间隔件。
在图11中示出了带有靶46的管靶50，该管靶原理上与根据图2的管靶相符，但具有多个斜槽51至54。在管靶50之上简示出了等离子体区55。通过使用多个斜槽51至54，进一步减小了电弧风险。槽51至54相对于管靶50的纵轴线的角度α优选以如下方式选择，即，例如槽52的一个端部从等离子体55出来时，槽52的另一个端部进入到等离子体区55中。相应地，当在前的槽52的最后的端部从等离子体55中出来时，后续的槽53的一个端部进入到等离子体区55中。角度α可以通过tanα＝b/L来测定。在此，b为等离子体55的最大宽度，并且L为靶46的长度。在此，槽51至54彼此分别具有相同的距离。
尽管上面详细地介绍了本发明的实施例，但本发明并不局限于这些实施例。本领域技术人员理解的是，本发明一同包括多个变型方案，利用这些变型方案实现与利用在此介绍的实施例所实现的相同的结果。因此，对于本领域技术人员而言清楚的是，并不以在此介绍的实施例来限制权力要求的保护范围并且存在其它变型方案、修改方案和备选方案，这些方案都落在权利要求的保护范围中。
附图标记
1     管靶
1a    靶
1b    靶
1c    靶
1d    靶
2     盖
3     盖
4     槽
5     转动轴线
6     箭头
7     管靶
8     槽
9     管靶
10    槽
11    槽
12    管靶
13    槽
14    槽
15    槽
16    槽
17    部段
18    部段
19    部段
20    靶
21    槽
22    靶
23    承载管
24    冷却剂
25    槽
26    槽
27    转动轴线
30    接合剂
31    不开槽的区域
34    槽
35    管靶
36    靶
37    结合层/接合剂
38    承载管
40    槽
41    密封环
42    密封环
43    部段
44    部段
45    部段
46    靶
50    管靶
51    槽
52    槽
53    槽
54    槽
55    等离子体区

Claims (10)

1.管靶，所述管靶具有：
1.1圆柱形的承载管(23、38)，
1.2划分成至少一个部段(17-19、43-45)的圆柱形的靶(22、36、46)，所述靶布置在所述承载管(23、38)上，
1.3连接层(30、37)，所述连接层设置在所述靶(22、36、46)和所述承载管(23、38)之间，
其特征在于，所述靶(22、36)以相对于所述靶的转动轴线(5、27)平行和/或倾斜的方式具有至少一个槽(4、8、10、11、13、14、15、16、21、25、26、34、40、51-54)。
2.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，所述至少一个槽(4、10、11、13、14、15、16、21、25、26、34、40、51-54)的深度(h)从上侧延伸到内侧，并且大于所述靶(22、36、46)的厚度(s)的5％。
3.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，所述至少一个槽(4、10、25、26)平行于所述管靶(1、9)的所述转动轴线(5、27)地延伸。
4.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，所述靶具有多个槽(25、26)，所述槽平行于所述管靶的所述转动轴线(27)地延伸。
5.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，所述靶(1b、1c、46)具有至少一个槽(8、11、51-54)，所述槽以相对于所述管靶(7、9、50)的所述转动轴线(5)成角度α的方式延伸。
6.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，所述靶(1c)具有多个槽(10、11)，在多个所述槽中至少一个平行于所述管靶(9)的所述转动轴线(5)延伸，并且至少一个以相对于所述管靶的所述转动轴线成角度α的方式延伸。
7.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，多个槽(51-54)以相对于所述管靶(50)的所述转动轴线成角度α的方式延伸。
8.根据权利要求7所述的管靶，其特征在于，所述槽(51-54)分别具有彼此间相同的距离。
9.根据权利要求1所述的管靶，其特征在于，所述靶(1a、1b、1c)在纵向上划分成至少一个部段。
10.根据权利要求8所述的管靶，其特征在于，所述槽(51-54)彼此间的距离至少与等离子体区(55)的宽度相符。
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