CN107889538A - 用于管靶的连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管状标靶的连接件，该连接件具有一圆柱形内侧面和一圆柱形外侧面以及至少一磁性插件，其中该磁性插件的位置能够沿着该连接件的轴线方向在该连接件的至少一内侧面或外侧面上改变。

Description

用于管靶的连接件

技术领域

本发明是有关于一种用于管状标靶的连接件，该连接件具有一圆柱形内侧面和一圆柱形外侧面以及至少一磁性插件，其中该磁性插件的位置能够沿着该连接件的轴线方向在该连接件的至少一内侧面或外侧面上改变。

背景技术

就标靶而言，在本文应被理解为一种用于阴极溅镀设备(cathode sputteringplant)的溅镀源(sputtering source)。在阴极溅镀中，通过电浆，标靶材料被"溅镀"且被沉积成一薄层于一基板上。阴极溅镀一般也被称为溅镀，而溅镀源也称为溅镀标靶(sputtering target)。具有管状标靶主体的标靶因此是一呈管状形式的溅镀标靶，且亦被称为一管靶(tube target)。一种特别经常使用的溅镀程序是磁控溅镀(magnetronsputtering)。虽然在简单的阴极溅镀中仅施加一电场，但在磁控溅镀的情况，其额外产生一磁场。透过电场和磁场的交迭，电荷载子的路径被延长且每个电子的碰撞次数得以增加。磁场通常是由一磁铁或由多个磁铁构成的一种配置产生，该等磁铁被纳入前述管靶的内部。

相较于平面形标靶，管状标靶(管靶)的优点之一在于更均匀的物料移除，因而有更高的利用率系数(utilization factor)。利用率系数可以理解为标靶总服务时间之后的溅出材料质量，相对于其第一次使用之前的标靶质量。因此，平面形标靶的利用率系数大约是15到30％，而管靶则通常在70到90％左右。

就管靶而言，已知其能够被产制成单片式标靶。单片式标靶通常并无连续的支承管体。单片式标靶的温度敏感性大致而言较低，致使高达30kW/m的特别高的功率密度可能使用于溅镀的过程。因此，其有可能达成最大沉积率和一较高的产出量，使得沉积层的性质能够得到改善。

只要所使用的溅镀材料具有充分的高机械强度、延展性(ductility)、和断裂韧度，则管靶的单片式设计在特别是金属标靶的情况下是有利的。末端区域的机械特性数值和几何布局对于单片式标靶的使用而言特别具有关键性，因为此处必须实做出非常薄的侧壁厚度(最好是小于4毫米)。此通常通过标靶主体的机械式切削来实现。在伤及一单片式管靶的一或多个末端区域的情形下，整个标靶在最坏的情况下可能将无法使用而必须重新产制。

标靶主体的(一或多个)末端区域的机械式切削的一备选方式是，举例而言，揭示于EP 1 225 249 B1中的连接件。

此外，已知黏合式标靶(bonded target)是单片式标靶的选替形式。此处标靶主体通过焊接或黏合被接附至一支承管体，其中通常使用一低熔点焊料。其结果是，此类标靶对温度较为敏感，且假若投送高功率密度因而发展出较高的温度，则可以引起(一般低熔点铟质)焊料的(局部)熔融以及标靶主体的从支承管体分离。

由于管状标靶中的较为有利的传热，实施于一管靶内部的标靶的冷却实质上比平面形标靶更加有效，此促成较高的表面能量密度，从而造成较高的涂布速率。此外，局部拱形(亦称为拱化)的倾向亦降低，特别是在反应性溅镀(reactive sputtering)的情况。当涂布大面积的基板时，管靶的使用特别有利。使用期间，管靶缓慢地旋转，而磁场通常是静态的。

EP 1 225 249 B1揭示一种用于溅镀设备的管状标靶。在管状标靶主体的末端处分别配置一支承管体或一连接管体。通过从标靶主体突出的支承管体，标靶被安装于一设备中。在一实施例中，一支承管体被插入该标靶主体的一开放末端，且随后通过一螺丝将其紧固安装，该螺丝透过该支承管体的一凸缘被旋入该标靶主体的一前端边缘。或者，用于一接合螺母的一外螺纹被提供于该标靶主体上，支承管体的一凸缘可以通过该外螺纹被压入该标靶主体的前端。其并未描述用于增加管靶材料利用率的措施或实施例。

DE 10 2007 060306 A1揭示一种管状溅镀标靶，具有一支承管体和一标靶材料配置于该支承管体上。介于该标靶材料与该支承管体之间配置一铁磁性材料(ferromagneticmaterial)，以在溅镀期间获得标靶材料的均匀移除。通过电浆喷涂，该铁磁材料可以被喷涂于该支承管体上，其中沿着支承管体一纵轴的材料厚度连续性地变化。标靶的使用周期期间，居间迭层的磁性性质的改变或者侵蚀概况的重大作用对于所述实施例而言是不可能的。且其并未描述单片式标靶的应用或者具有分离连接件的单片式标靶。

WO 2011 102896 A1揭示一种溅镀标靶，其包含一背板，该背板具有一正面和一背面，以及包含一靶板，该靶板具有一正面和一背面，且接附至该背板。至少该靶板的背面、该背板的正面、或者该背板的背面具有至少一凹槽，相较于该靶板的一毗邻区域，其在形状和尺寸上被构造成使得其对应至该靶板的一个具有可察觉的较高溅镀移除的区域。在该至少一凹槽中置有一插件。所述背板包含一第一材料、该靶板包含一第二材料，且该插件包含一第三材料。此外，其揭示一种控制溅镀标靶的电磁性质的方法。

US 2010 0044222 A1揭示一种用于溅镀标靶的支承管体，略具铁磁性，从而降低圆柱形溅镀标靶在磁控溅镀期间的磁场短程偏离的发生率或强度。因此，铁磁性支承管体的优化合金改善了由一磁性杆条产生的磁场的均匀度。其因而有可能把磁场的短程偏离降低至小于平均数值的5％。所揭示的略具铁磁性的支承管体可以结合或取代用以影响磁场长程偏离的插件使用。其描述一个仅用于整个长度上均被黏接的管靶的应用。并未描述标靶使用周期期间的磁性性质的调整。

由于磁场的偏离，已知一不均匀溅镀移除可能发生于管靶的末端处，而肇因于较短的工作寿命，此转而导致材料利用率的缩减。此不均匀材料移除受不同因素影响且取决于标靶几何结构、磁控管以及管靶的使用条件(例如，旋转速度、功率密度、氩气压力)。用以增加材料利用率的措施可以是，举例而言，管靶的加厚末端，使得更多材料被提供于显现出一增加材料移除的地方。由于其特有形状，此设计被称为"狗骨头"，且被描述于例如EP 2769 002 A1中。

对于旨在增加材料利用率的每一管靶而言，其必须产生或切削出一本身特有且经过调适的标靶几何设计。特别是对于单片式标靶，无论是否具有连接件，均关联一增加的生产工程复杂度。

发明内容

本发明的目的是提出一种经过改良的用于管状标靶的连接件。此一连接件旨在导致管靶的使用寿命延长、具备成本效益以及易于安装。

此目的透过权利要求1所述的特征达成。有利实施例是申请专利范围子请求项的主题。

依据本发明的一种用于管状标靶的连接件具有一圆柱形内侧面和一圆柱形外侧面以及至少一磁性插件，其特征在于该磁性插件的位置能够沿着该连接件的轴线方向在该连接件的至少一内侧或外侧面上改变。

透过该至少一磁性插件的可改变位置，在一涂布设备中的使用期间，管靶的移除概况可以被有针对性地改变或调适。

在优选的实施方式中，通过绕着连接件的纵轴旋转或者通过在连接件的轴线方向上平移，所述磁性插件的位置能够沿着该连接件的轴线方向在该连接件的至少一内侧或外侧面上改变。

通过绕着连接件的纵轴(对应至管靶的纵轴)旋转或者通过在连接件的轴线方向上平移，所述至少一磁性插件的位置的改变在几个步骤中特别轻易地达成。

在优选的实施方式中，该至少一磁性插件是由一金属或一合金组成，特别是，在优选的实施方式中，其由一铁磁性金属或一铁磁性合金组成。透过一铁磁性金属或一铁磁性合金的使用，所述磁性插件的效用被发挥至一特别的程度，因为磁场的减弱可以因此出现于管靶中在其他情形下将显现一增加材料移除的该等区域。透过可以达成的磁场减弱，材料的移除速率被缩减而整体上达成了管靶的一个增加的材料利用率。

透过一适当金属或一适当合金的相应选择，所述至少一磁性插件的作用可以被分别产生的导磁率(permeability)有针对性地加以控制。针对所述插件选择的金属或合金应该额外地展现良好的机械加工性(例如，铣削(milling)、车削(turning)、磨削(grinding))、够高的延展性以及对于冷却水的良好抗腐蚀性。其可以取决于磁控管的相应磁性性质进行适当金属或合金的选择，使得运作条件的调适得以达成。

在一优选实施例中，所述至少一磁性插件是由来自群组(铁(iron)、铁合金、镍(nickel)、镍合金、钴(cobalt)、钴合金)的一金属/一合金所组成。

该至少一磁性插件可以以各种方式连接至上述的连接件。例如，其因此可以仅通过一适当的配合被接附至该连接件的一圆柱形外侧边或一圆柱形内侧边，使得通过所述插件在轴线方向上的平移造成沿轴线方向的位置改变成为可能，且在标靶的运作周期期间，所述插件可以被挪移、调整、或定位，而包含该插件的连接件无须从标靶主体移除或松开。

在优选的实施方式中，所述至少一磁性插件通过一螺丝接合连接至该连接件。透过一螺丝接合使用，其确保在一涂布设备中的管靶使用期间，磁性插件无法滑动，例如，透过磁场的影响，或者当管靶被垂直配置于一涂布设备中时。透过一螺丝接合使用，该至少一磁性插件的位置亦可以被沿着上述连接件的轴线方向无段式地且极为精确地加以调整。情况类似地，通过一螺丝接合，插件的置中对齐备轻易地达成，使得管靶旋转期间，磁场的均匀减弱得以确保。

在一优选实施例中，该至少一磁性插件连接至该连接件的圆柱形内侧面的一部分。此配置具有的优点在于该磁性插件可以被轻易地触及，且不必花费太大力气即可进行定位。该插件的位置可以独立于装配的连接件之外加以改变，或者针对管靶的实际移除概况进行调适，而连接件本身不需要从管靶主体移除。

在一选替性优选实施例中，该至少一磁性插件连接至该连接件的圆柱形外侧面的一部分。此配置具有的优点在于该插件并非直接接触冷却水且该插件被装配成更靠近管靶主体的外侧表面，使得材料移除的有针对性的影响成为可能。

此外，在优选的实施方式中，该至少一磁性插件具有至少一装置，其可以至少以手、工具或磁铁接触，并且通过其能够改变该至少一磁性插件的轴向位置。

在特别优选实施例中，此至少一装置在该磁性插件的径向上具有来自群组(凹口、凹陷、窄槽、凹槽、沟槽、槽道、钻孔、轴头(journal)、螺纹、圆锥体、楔形、边缘)的至少一元件。来自群组(凹口、凹陷、窄槽、凹槽、沟槽、槽道、钻孔、轴头、螺纹、圆锥体、楔形、边缘)的该至少一元件被设计成使得一适当的工具，例如，钳子、销子、舌榫、板手或者人的手可以接合或握住。其从而可能以一特别精确的方式沿着连接件的轴线方向改变该至少一磁性插件的位置。

在另一实施例中，透过使用一磁铁，能够改变该磁性插件的位置。例如，通过一永久性磁铁(例如，钢基或稀土类磁铁)，能够改变一铁磁性插件的位置。

在另一实施例中，一种依据本发明的连接件具有二或多个磁性插件。透过多个磁性插件的使用，其可以以一特别灵活及订制化的方式，影响位于管靶末端区域的磁场。

具体实施方式

本发明的实施例基于图式被更详细地阐述，其中：图1显示依据第一实施例的呈剖面侧视图形式的管靶(1a)的一末端的示意图，其中依据本发明的一连接件(6a)被配置于管状标靶主体(2a)的一末端处。该连接件具有一磁性插件(4a)，其位置可以沿该连接件的轴线方向(箭头方向)改变。在此实施例中，该磁性插件被配置于该连接件的一圆柱形内侧面上。

图2显示依据第二实施例的呈剖面侧视图形式的管靶(1b)的一末端的示意图，其中依据本发明的一连接件(6b)被配置于管状标靶主体(2b)的一末端处。该连接件具有一磁性插件(4b)，其位置可以沿该连接件的轴线方向(箭头方向)改变。在此实施例中，该磁性插件被配置于该连接件的一圆柱形外侧面上。

图3显示依据第三实施例的呈剖面侧视图形式的管靶(1c)的一末端的示意图，其中一连接件(6c)被配置于管状标靶主体(2c)的一末端处。该连接件具有多个磁性插件(4c)，被装配于该连接件的圆柱形内侧边上。举例而言，此可以是被旋入该连接件的插件，或者是仅被置入该连接件的圆柱形内侧面的插件。此等插件的位置亦可以沿该连接件的轴线方向改变。因此，个别插件可以被有针对性地装配、再次移除、或者重新定位。在此实施例中，该等磁性插件的数目因此亦可以被有针对性地改变。

附图标记说明

1a-1c 管靶

2a-2c 标靶主体

4a-4c 磁性插件

6a-6c 连接件

A 管靶轴线

Claims (11)

1.一种用于管状标靶(1a-c)的连接件(6a-c)，具有一圆柱形内侧面和一圆柱形外侧面以及至少一磁性插件(4a-c)，其特征在于，该磁性插件(4a-c)的位置能够沿着该连接件(6a-c)的轴线方向在该连接件(6a-c)的至少一内侧面或外侧面上改变。

2.根据权利要求1所述的连接件(6a-b)，其特征在于，该磁性插件(4a-b)的位置能够通过通过绕着该连接件(6a-b)的纵轴旋转或通过通过在该连接件(6a-b)的轴线方向上平移，而沿着该连接件(6a-b)的轴线方向在该连接件(6a-b)的至少一内侧面或外侧面上改变。

3.根据权利要求1或2所述的连接件(6a-c)，其特征在于，该至少一磁性插件(4a-c)由金属或合金组成。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的连接件(6a-c)，其特征在于，该至少一磁性插件(4a-c)由铁磁性金属或铁磁性合金组成。

5.根据上述权利要求中任意一项所述的连接件(6a-c)，其特征在于，该至少一磁性插件(4a-c)由来自群组的金属/合金所组成，该群组为铁、铁合金、镍、镍合金、钴和钴合金。

6.根据上述权利要求中任意一项所述的连接件(6a-c)，其特征在于，该至少一磁性插件(4a-c)通过螺丝接合连接至该连接件。

7.根据上述权利要求中任意一项所述的连接件(6a、6c)，其特征在于，该至少一磁性插件(4a、4c)连接至该连接件的该圆柱形内侧面的一部分。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的连接件(6b)，其特征在于，该至少一磁性插件(4b)连接至该连接件的该圆柱形外侧面的一部分。

9.根据权利要求7所述的连接件(6a、6c)，其特征在于，该至少一磁性插件(4a、4c)具有至少一装置，该至少一装置可以至少以一手、一工具或一磁铁接触，并且通过该至少一装置能够改变该至少一磁性插件(4a、4c)的轴向位置。

10.根据权利要求9所述的连接件(6a、6c)，其特征在于，该至少一装置在该磁性插件(4a、4c)的径向上具有来自群组中的至少一元件，该群组为凹口、凹陷、窄槽、凹槽、沟槽、槽道、钻孔、轴头、螺纹、圆锥体、楔形和边缘。

11.根据上述权利要求中任意一项所述的连接件(6a-c)，其特征在于，该连接件具有二或多个磁性插件(4a-c)。