CN102747329A - 再生溅镀靶材及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生溅镀靶材及其制作方法，所述再生溅镀靶材主要是于一回靶材靶胚的原溅镀面上成形一填补层，使该再生溅镀靶材利用该回靶材靶胚的原非溅镀面作为新的溅镀面，再应用于溅镀过程中，可充分利用回靶材剩余的部分，提高回靶材材料的使用率。其制作方法是在所述回靶材靶胚的原溅镀面上填入材料而成形填补层，并对填补层加工而达到预定规格尺寸。

Description

再生溅镀靶材及其制作方法

技术领域

本发明是一种再生溅镀靶材及其制作方法，尤指一种可令原有溅镀靶材予以再生处理而能重复再利用的再生溅镀靶材及其制作方法。

背景技术

半导体、光电、或储存媒体等产业的薄膜沉积技术中，广泛使用物理气相沉积法(PhysicalVapor Deposition，PVD)中的溅镀法，该溅镀法主要是利用高能粒子(如离子等)轰击溅镀靶材表面，使得溅镀靶材表面的原子或原子团获得能量并逸出表面，然后在基材的表面沉积形成与溅镀靶材成分相同的薄膜。

所述的溅镀靶材为溅镀过程中最常使用的材料形式，然而，一般平板形状的溅镀靶材的使用率通常仅有25～40％；使用过的回靶材(spent target)通常会被丢弃，以致有材料浪费的问题。其中，若使用过的回靶材(spent target)中含有大量具回收价值的成分(如：钌(Ru)、铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铑(RH)、铱(Ir)、锇(Os)、铟(In))，则会对回靶材进行回收处理，将回靶材中高价值成分予以精炼而制成高纯度的原料，再将原料重新导入生产线中进行全新溅镀靶材的制作。

关于前述回靶材的回收及精炼过程中，因该过程相当繁琐，不仅使全新溅镀靶材制作成本提高，也造成整个制程时间增加，因此，所属技术领域中，有相当多的研究着重于再生靶材的制作技术，以期提升再生靶材的生产效率。

目前已知再生溅镀靶材的现有技术概有以下几类：

其一，再生溅镀靶材的现有技术是着重于粉末充填后的烧结制程技术，其中是在回靶材的溅镀面上填充粉末后，利用真空热压(如：JP 63-093859所揭示的)，HIP热均压(如：US7175802所揭示的“Refurbishing spent sputtering targets”)、激光或电子束重熔(如：US20020112955所揭示的“Rejuvenation of refractory metal products”)等烧结技术手段，用以加强填入溅镀面上的粉末间的结合力并消除孔隙。

其二，再生溅镀靶材的现有技术则是着重于不使用到靶材旧材的技术，其中如美国专利案第US7175802号所揭示的是利用回靶材作为再生溅镀靶材的基底材(support material)，再于回靶材溅镀面填充与基底材相同或不相同的溅镀用原料粉末，经高温或高压形成新生溅镀材，并以新生溅镀材作为溅镀的部位。又如日本专利申请案第JP24-035919号揭示的，则是将回靶材的溅镀蚀面予以机械加工切削(cutting)为平坦面后，再与可以进行溅镀的溅镀靶材进行扩散接合而形成一再生溅镀靶材。

由前述现有技术所运用的技术手段中可知，皆是在回靶材上充填新料而制成新靶材，并以新填入的材料作为溅镀部位，因此，其中的新靶材仍需相同或相似的制作手段，才能使新填入的材料具备与所结合的回靶材相同的材料性质。

但是，因使用过的旧有回靶材重复经过高温或高压的制作过程，该第一次回靶材因经过多次的烧结、热均压等步骤，回靶材材料本身的物性势必受到影响，甚至而有材料性质发生变异的可能，对薄膜沉积的质量具有相当程度的影响，因此，为了确保薄膜沉积的质量，使用者更加深舍弃回靶材不用而选用全新材料制成的新鲜靶材的想法，并使剩余60％～75％的回靶材无法充分再利用。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种再生溅镀靶材，解决现有再生溅镀靶材中对于回收回靶材仍无法充分利用其剩余可用的材料问题。

本发明的一技术解决方案是：

一种再生溅镀靶材，其包含：

一回靶材靶胚，其包含有一原溅镀面以及一原非溅镀面；以及

一填补层，是成形于该回靶材靶胚的原溅镀面上结合一体，并以回靶材靶胚的原非溅镀面作为再生溅镀靶材的溅镀面。

如上所述的再生溅镀靶材中，所述填补层与回靶材靶胚为相同的材料。

如上所述的再生溅镀靶材中，填补层与回靶材靶胚之间的接面为一材料微结构特性差异产生的材料不连续面，所述材料微结构特性可以包含化合物相的组成、晶粒大小、孔隙率或上述的组合。

如上所述的再生溅镀靶材中，所述填补层与回靶材靶胚为不相同的材料，填补层的热传导系数大于或等于回靶材靶胚材料的热传导系数，填补层与回靶材靶胚之间为不同材料组成差异而产生一材料不连续面。

如上所述的再生溅镀靶材中，回靶材靶胚厚度最小值必须大于新靶材预计被蚀刻深度的最大值。

本发明的另一技术解决方案是：

一种再生溅镀靶材制作方法，其包含：

提供一回靶材靶胚，所述回靶材靶胚包含有一原溅镀面以及一原非溅镀面；

于所述回靶材靶胚的原溅镀面上填入材料形成一填补层，而成形一再生靶胚；以及

对再生靶胚的填补层加工，使加工后的再生靶胚厚度达到预定规格尺寸而为再生溅镀靶材，以回靶材靶胚的原非溅镀面为再生溅镀靶材的新溅镀面。

如上所述的再生溅镀靶材制作方法中，，所提供的回靶材靶胚，是所挑选的回靶材厚度最小值大于预定再生后的溅镀靶材蚀刻深度的最大值的回靶材。

如上所述的再生溅镀靶材制作方法中，于回靶材靶胚的原溅镀面上填入材料的步骤，是选用离子熔射、电弧熔射、火焰熔射或冷喷涂手段的任意一种将材料填在回靶材靶胚的原溅镀面上，且控制其加热温度小于回靶材材料的烧结温度。

如上所述的再生溅镀靶材制作方法中，于再生靶胚成形步骤之后，还包含一表面处理步骤，移除回靶材靶胚表面的污染物。

如上所述的再生溅镀靶材制作方法中，所提供的回靶材靶胚的原非溅镀面焊合于一背板上，藉由背板支撑进行填入材料，并于填入材料步骤之后，再进行回靶材靶胚与背板的解焊。

本发明可达成的有益效果是：藉此再生溅镀靶材及其制作方法设计，使回收后的回靶材可以回收再利用作为靶胚，并藉由填补层成形于回靶材靶胚的原溅镀面上而制成再生溅镀靶材，并以回靶材靶胚的原非溅镀面作为新的溅镀面，如此，使再生溅镀靶材应用于溅镀过程中，即可充分再利用回靶材剩余的部分，提高回靶材材料的使用率。

再者，本发明是令第一次回收的回靶材作为靶胚，并于利用回靶材靶胚原材料作为再生溅镀靶材于溅镀过程的溅镀部，避免回靶材重复经过高温或高压的处理步骤，其制作过程单纯而无繁琐的步骤，并可降低回靶材材料本身的物性因加工处理步骤而发生变异的情事，确保再生溅镀靶材应用于薄膜沉积的质量，解除使用者使用再生溅镀靶材的疑虑。

附图说明

图1是本发明再生溅镀靶材的一较佳实施例的平面示意图。

图2是本发明再生溅镀靶材制作方法的一较佳实施例的平面示意图。

主要元件标号说明：

1：回靶材靶胚    10：原溅镀面    11：原非溅镀面

2：填补层

具体实施方式

以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

如图1所示，是揭示本发明再生溅镀靶材的一较佳实施例，所述再生溅镀靶材是包含一回靶材靶胚1以及一填补层2，其中：

所述回靶材靶胚1是指全新材料使用过的回靶材予以回收再利用的回靶材靶胚，该回靶材靶胚1是以经过挑选的为佳，如：回靶材厚度最小值必须大于新靶材预计被蚀刻深度的最大值，所述回靶材靶胚1包含有一原溅镀面10以及一原非溅镀面11，原溅镀面10与原非溅镀面11位于回靶材靶胚1相对两侧的表面。

所述填补层2是成形于该回靶材靶胚1的原溅镀面10上，以构成该再生溅镀靶材，并以回靶材靶胚1的原非溅镀面11作为再生溅镀靶材的新溅镀面。所述填补层2可与回靶材靶胚1为相同的材料，或者，所述填补层2与回靶材靶胚1亦可为不相同的材料，且该填补层2的热传导系数大于或等于回靶材靶胚1材料的热传导系数，填补层2与回靶材靶胚1之间的接面为一材料不连续面，所述材料不连续面可以为不同材料组成的差异所产生，亦可为材料组成相同但微结构特性上的差异所产生，所述微结构特性可为化合物相的组成、晶粒大小或孔隙率或上述的组合等。

如图2所示，为实现所述再生溅镀靶材构造，本发明提出的再生溅镀靶材制作方法是包含以下步骤：

提供一回靶材靶胚1，所述回靶材靶胚1是全新材料制成，经使用过后且挑选回收再使用的，其中所挑选的回靶材靶胚1是以回靶材厚度最小值大于预定再生后的溅镀靶材蚀刻深度的最大值为佳，所述回靶材靶胚1包含有一原溅镀面10以及一原非溅镀面11；

于所述回靶材靶胚1的原溅镀面10上填入材料形成一填补层2而成形一再生靶胚，将材料填在回靶材靶胚1的原溅镀面10时，可利用热喷涂或冷喷涂手段来进行，所述热喷涂手段可为离子熔射、电弧熔射或火焰熔射等，回靶材靶胚1的原溅镀面10上填入材料时，须控制其加热温度必须小于回靶材材料的烧结温度；

对再生靶胚加工至预定规格尺寸，其中是对填补层2加工，使加工后的再生靶胚厚度达到预定规格尺寸而为再生溅镀靶材，并以再生溅镀靶材的回靶材靶胚1的原非溅镀面11作为新溅镀面。

前述再生靶胚成形步骤之后，还可进一步包含一表面处理步骤，是对回靶材靶胚施以清洗或加工手段移除表面的污染物。

本发明的再生溅镀靶材制作方法中，为回靶材靶胚填入材料的步骤易于进行，可令回靶材靶胚1仍焊合于一背板上，藉由背板支撑进行填入材料的步骤，于填入材料步骤之后，再进行回靶材靶材与背板的解焊步骤。

经由以上说明可知，本发明所设计的再生溅镀靶材及其制作方法，可将全新材料制成溅镀靶材于使用后加以回收，并以回收的回靶材作为靶胚，经由填入材料于回靶材的靶材的原溅镀面上形成填补层而制成再生溅镀靶材，并以回靶材靶胚的原非溅镀面作为新的溅镀面，如此，使再生溅镀靶材应用于溅镀过程中，即可充分再利用回靶材剩余的部分；另一方面藉由利用第一次回收的回靶材作为靶胚，经过一次填入材料，并于利用回靶材靶胚原材料作为再生溅镀靶材于溅镀过程的溅镀部，使回靶材免于重复经过高温或高压的加工步骤，而以单纯的制作过程降低回靶材材料本身的物性发生变异的情事，进而确保再生溅镀靶材应用于薄膜沉积的质量。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种再生溅镀靶材，其特征在于，其包含：

一回靶材靶胚，其包含有一原溅镀面以及一原非溅镀面；以及

一填补层，是成形于该回靶材靶胚的原溅镀面上结合一体，并以该回靶材靶胚的原非溅镀面作为再生溅镀靶材的溅镀面。

2.根据权利要求1所述的再生溅镀靶材，其特征在于，所述填补层与回靶材靶胚为相同的材料。

3.根据权利要求2所述的再生溅镀靶材，其特征在于，所述填补层与回靶材靶胚之间的接面为一材料微结构特性差异产生的材料不连续面，所述材料微结构特性可以包含化合物相的组成、晶粒大小、孔隙率或上述的组合。

4.根据权利要求1所述的再生溅镀靶材，其特征在于，所述填补层与回靶材靶胚为不相同的材料，所述填补层的热传导系数大于或等于该回靶材靶胚材料的热传导系数，所述填补层与回靶材靶胚之间为不同材料组成差异而产生一材料不连续面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的再生溅镀靶材，其特征在于，所述回靶材靶胚厚度最小值必须大于新靶材预计被蚀刻深度的最大值。

6.一种再生溅镀靶材制作方法，其特征在于，其包含：

提供一回靶材靶胚，所述回靶材靶胚包含有一原溅镀面以及一原非溅镀面；

于所述回靶材靶胚的原溅镀面上填入材料形成一填补层，而成形一再生靶胚；以及

对该再生靶胚的填补层加工，使加工后的该再生靶胚厚度达到预定规格尺寸而成为所述再生溅镀靶材，以该回靶材靶胚的原非溅镀面为该再生溅镀靶材的新溅镀面。

7.根据权利要求6所述的再生溅镀靶材制作方法，其特征在于，所提供的回靶材靶胚，是所挑选的回靶材厚度最小值大于预定再生后的溅镀靶材蚀刻深度的最大值的回靶材。

8.根据权利要求7所述的再生溅镀靶材制作方法，其特征在于，于所述回靶材靶胚的原溅镀面上填入材料的步骤，是选用离子熔射、电弧熔射、火焰熔射或冷喷涂手段的任意一种将材料填在该回靶材靶胚的原溅镀面上，且控制其加热温度小于所述回靶材材料的烧结温度。

9.根据权利要求6、7或8所述的再生溅镀靶材制作方法，其特征在于，于所述再生靶胚成形步骤之后，还包含一表面处理步骤，移除该回靶材靶胚表面的污染物。

10.根据权利要求9所述的再生溅镀靶材制作方法，其特征在于，所提供的所述回靶材靶胚的原非溅镀面焊合于一背板上，藉由该背板支撑进行填入材料，并于所述填入材料步骤之后，再进行该回靶材靶胚与所述背板的解焊。

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