CN109154073A - 具有分级夹层的溅射靶组件和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种溅射靶组件。该溅射靶组件包括具有后表面的溅射靶、具有前表面的背板，以及设置在靶和背板之间的夹层。该夹层包括第一夹层部分和第二夹层部分，该第一夹层部分靠近靶材料后表面设置，该第二夹层部分靠近背板前表面设置。第一夹层部分由第一混合物形成，所述第一混合物包含第一材料和第二材料并且具有的第一材料的浓度比第二材料的浓度高，并且第二夹层部分由第二混合物形成，所述第二混合物包含第一材料和第二材料并且具有的第二材料的浓度比第一材料的浓度高。还提供了一种制造方法。

Description

具有分级夹层的溅射靶组件和制造方法

相关申请

本申请要求2016年4月1日提交的美国临时专利申请序列号62/316,701的权益，该临时专利申请全文以引用方式并入本文用于所有目的。

技术领域

本公开涉及用于物理气相沉积系统中的溅射靶的溅射靶组件和部件。本公开还涉及使用增材制造工艺制造的溅射靶组件和部件。

背景技术

物理气相沉积方法广泛用于在各种基材上形成薄膜材料。这种沉积技术的一个重要领域是半导体制造。图1中示出了示例性物理气相沉积(“PVD”)设备8的一部分的示意图。在一种配置中，溅射靶组件10包括背板12，该背板具有结合到其上的靶14。基材18诸如半导体材料晶片在PVD设备8内并且被设置为与靶14隔开。靶14的表面16是溅射表面。如图所示，靶14设置在基材18上并且被定位成使得溅射表面16面向基材18。在操作中，溅射材料22从靶14的溅射表面16移位并用于在基材18上形成涂层(或薄膜)20。在一些实施方案中，合适的基材18包括用于半导体制造的晶片。

在示例性PVD工艺中，靶14被能量轰击，直到来自溅射表面16的原子被释放到周围大气中并随后沉积在基材18上。在一种示例性用途中，使用等离子体溅射将薄金属膜沉积到芯片或晶片上以用于电子器件。

靶14可以由适合于PVD沉积工艺的任何金属形成。例如，靶14可包括铝、钒、铌、铜、钛，钽，钨、钌，锗，硒、锆、钼、铪及其合金和组合。当打算将这种示例性金属或合金作为膜沉积在表面上时，靶14由所需的金属或合金形成，金属原子将在PVD期间从金属或合金中移除并沉积在基材18上。

背板12可用于在PVD沉积工艺期间支撑靶14。如本文所讨论的，PVD沉积工艺可能导致包括靶14和背板12的溅射靶组件10的不期望的物理变化。例如，PVD沉积工艺可包括会导致靶14翘曲或变形的高温。为了防止这种情况，可以对溅射靶组件10和部件进行设计以减少这些不期望的物理变化。例如，背板12可被构造成具有高热容量和/或热传导率，这可以最小化或防止靶14和溅射靶组件10的不期望的物理变化。

用于定制溅射靶组件10的性质的一种选择包括控制形成背板12的方式。这可以包括选择所使用的背板材料以及在制造过程中处理材料的方式。另一种选择包括控制背板12的组装和用于形成背板12的各种部件的方法。

在示例性双部件溅射靶组件10设计中，如图2所示，背板12被形成为与靶14分开的部件。如图所示的背板12是单个实心板。靶14通过诸如紧固、焊接、熔接和扩散粘结的技术接合到背板12，以形成溅射靶组件10。背板12提供各种功能，包括整个溅射靶组件10的机械性能的加强和物理性能的增强。如图2所示的溅射靶组件10包括靶14和背板12(在两者连接之后)。靶组件10通过诸如用螺栓或螺钉紧固的技术附接到安装部件9处的PVD系统。另外，在一些实施方案中，冷却水7直接接触背板12。

将靶14接合到背板12的一种方法是通过将两个部件扩散粘结在一起。在扩散粘结的靶中，由于靶材料和背板材料之间的热膨胀系数(CTE)的巨大差异，一些靶和背板材料的粘结很困难。例如，在扩散粘结靶中，由于这些材料之间的CTE的巨大差异，将一些靶材料(例如钨)粘结到常规背板材料(诸如铝、铝合金、铜或铜合金背板)上很困难。

如果通过将两个具有CTE差异的金属体接合在一起来制造物体，则在物体被加热时，例如在粘结期间或在诸如PVD的高温环境中使用时，可能发生脱粘或甚至开裂。例如，在制造如图2中的溅射靶组件10时，在材料通过固态键物理连接但以不同速率收缩时，在冷却阶段期间将靶14粘结到背板12之后，热应力可在界面24处积聚。

通常，具有多种材料的系统中的热应力与系统中材料之间的CTE差异成比例。作为温度(T)的函数，热应力(σ)与CTE差值(ΔCTE，也称为CTE失配)之间的关系可以使用公式1示出：

公式1：σ～ΔCTE*T

因此，对于具有较大CTE失配的材料，升高的温度将在系统上产生增加的热应力。

一些减少局部压力的方法包括：(i)使用较低的温度进行粘接或低温粘接技术诸如焊接或纳米粘结，(ii)通过使用柔软的延展性材料的薄夹层诸如Al来分散应力，以将钨(W)靶与铜(Cu)合金背板结合，(iii)使用在靶材料和背板材料的CTE之间具有CTE的材料的夹层以产生CTE梯度。

第一种方法受到可以实现的通常小于6ksi的粘结强度的限制。通常需要高温来获得可接受且均匀的粘结强度，其通常大于6ksi，尤其是对于较大的靶构造，诸如300mm靶和450mm靶(即用于300mm或450mm硅晶片沉积工艺的靶)。

当背板的CTE与夹层的CTE之间存在较大差异时，第二种方法可能不可用；尤其是在将脆性材料粘结到由更具韧性的材料制成的背板上时。在一种材料具有较高的热膨胀系数(这可能会加剧CTE失配的问题)时，这种情况更加明显。

第三种方法通常是有用的，但仅限于具有足够高的熔点并且还具有介于靶材料和背板材料之间的热膨胀系数的金属和合金。另一个考虑因素是成本。在靶材料和背板材料的常见配对(诸如铜(Cu)和钨(W))之间具有膨胀系数的材料通常很昂贵(例如钼(Mo)、铌(Nb)、钴(Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、铍(Be)、锆(Zr))并且不总是市售的。

所需要的是一种改进前述方法的将靶粘结到背板上的方法。

发明内容

在一些实施方案中，溅射靶组件包括具有后表面的溅射靶、具有前表面的背板，以及设置在靶和背板之间的夹层。夹层包括第一夹层部分和第二夹层部分，该第一夹层部分靠近靶材料后表面设置，该第二夹层部分靠近背板前表面设置。第一夹层部分由第一混合物形成，该第一混合物包含第一材料和第二材料并且具有的第一材料的浓度比第二材料的浓度高，并且第二夹层部分由第二混合物形成，该第二混合物包含第一材料和第二材料并且具有的第二材料的浓度比第一材料的浓度高。

在一些实施方案中，形成溅射靶组件的方法包括在溅射靶的表面或来自第一混合物的背衬靶的表面上形成第一层，所述第一混合物包含第一材料和第二材料。在来自第二混合物的第一层上形成第二层，所述第二混合物包含第一材料和第二材料。第一层的第一材料浓度比第二层的第一材料浓度高，并且第二层的第二材料浓度比第一层的第二材料浓度高。背板或溅射靶被布置在第二层上以形成在溅射靶和背板之间具有第一层和第二层的组件，并且溅射靶、第一层、第二层和背板在靶组件粘结步骤中接合在一起。

虽然公开了多个实施方案，但是本领域技术人员从以下示出并描述了本发明的示例性实施方案的详细描述中将理解本发明的其他实施方案。因此，附图和详细描述本质上被认为是示例性的而非限制性的。

附图说明

图1是溅射设备的示意图。

图2是溅射靶组件的示意图。

图3是具有夹层的溅射靶组件的示意图。

图4是使用直接能量沉积的增材制造系统的示意图。

图5是根据一些实施方案的使用直接能量沉积的增材制造系统的示意图。

图6是根据一些实施方案的使用直接能量沉积的增材制造系统的示意图。

图7是根据一些实施方案的使用直接能量沉积的增材制造系统的示意图。

图8是根据一些实施方案的使用直接能量沉积的增材制造系统的示意图。

图9是根据一些实施方案的使用片层压的增材制造系统的示意图。

图10是根据一些实施方案的使用片层压的增材制造方法的图示。

图11是根据一些实施方案的使用喷墨的增材制造系统的示意图。

图12是根据一些实施方案的使用粉末床扩散的增材制造系统的示意图。

图13是根据一些实施方案的冷喷涂系统的示意图。

图14是根据一些实施方案的等离子喷涂系统的示意图。

图15A和图15B是根据一些实施方案的制造溅射靶组件夹层的方法的图。

图16是根据一些实施方案的制造溅射靶组件夹层的方法的图。

图17是根据一些实施方案的制造溅射靶组件夹层的方法的图。

图18是材料中具有梯度的增材制造生产材料的图示。

图19是材料中具有梯度的增材制造生产材料的图示。

图20a和图20b是材料中具有梯度的增材制造生产材料的照片。

图21是材料中具有梯度的增材制造生产材料的照片。

图22是材料中具有梯度的增材制造生产材料的照片。

具体实施方式

增材制造(AM)可用于制造分级材料，并且因此可用于制造具有包括物理性质(诸如导电性和导热性)的分级性质和材料性质(诸如CTE、延展性、脆性和强度(屈服强度或极限抗拉强度))的材料。AM可用于形成部件，该部件构成具有特性梯度的溅射靶组件。

在一些实施方案中，制造具有特性梯度(诸如延展性、强度或可用于将具有不同的CTE的靶和背板粘结的CTE的梯度)的材料。在一些实施方案中，在提供具有不同CTE(即，较大的CTE失配)的材料的粘结解决方案的靶材料和背板材料之间的粘结界面附近的小区域中制造具有特性梯度(诸如延展性、强度或CTE的梯度)的材料。

如图3所示，在一些实施方案中，背板30可以通过具有特性梯度的夹层34与溅射靶32接合。背板30和溅射靶32可以以任何合适的设计布置。例如，溅射靶32和背板30可各自基本上是平面的，如图3所示。在其他实施方案中，靶组件可以具有嵌入式设计，其中溅射靶32的一部分配合在背板30中形成的凹陷部或室内。夹层34可以在箭头36所示的方向上具有特性梯度，所述箭头沿着延伸穿过溅射靶32和背板30的轴线并且通常垂直于溅射表面的平面。

在一些实施方案中，具有定制特性梯度的夹层34可以通过由AM将材料直接沉积在背板30或溅射靶32的顶部上或者在溅射靶32和背板30两者上来制造。在沉积夹层34之后，组装背板30和溅射靶32，使得夹层34位于背板30和溅射靶32之间，并且组装粘结在一起。

在一个示例中，夹层34可以形成在溅射靶32或背板30上。例如，在一些实施方案中，在溅射靶32的背表面上形成由第一材料和第二材料的第一混合物形成的第一层。随后可以在第一层的顶部上形成由第一材料和第二材料的第二混合物形成的第二层。第一层的第一材料浓度比第二层的第一材料浓度高，第二层的第二材料浓度比第一层的第二材料浓度高。然后可以将背板30布置在第二层的顶部上，使得背板30的前表面与第二层相邻。然后可以在粘结步骤中将溅射靶32、第一层、第二层和背板30接合在一起。

在一些实施方案中，可以首先制造具有定制特性梯度的整个夹层34，然后将其定位并粘结在溅射靶32和背板30之间。

在一些实施方案中，背板30和溅射靶32具有一种或多种不同的性质，并且夹层的特性梯度平衡或减小从背板30到溅射靶32的性质差异。例如，夹层34可以由多层组成，每层的厚度可以为约0.5毫米(0.02英寸)至约3毫米(0.1英寸)。在一些实施方案中，夹层34由多个层组成，使得夹层34的厚度为约1毫米(0.04英寸)至约10毫米(0.4英寸)。可以改变相邻层的至少一种性质，使得与溅射靶32相邻的层的性质更类似于溅射靶32的性质，并且邻近背板30的层的性质更类似于与背板30的性质。这样，夹层34可以具有特性梯度。

在一个示例中，背板30和溅射靶32具有不同的CTE。例如，背板30可以由具有高CTE的背板材料诸如铝(Al)和铜(Cu)合金制成，并且溅射靶32可以由具有低CTE的材料诸如钨(W)制成。在该示例性系统中，夹层34可以由在与背板30相邻的一侧上具有高CTE的材料或材料组合并且逐渐变为在面向溅射靶的一侧上具有较低CTE的材料或材料组合制成。选择夹层34中每个位置处的材料组成以制造夹层34材料，该夹层材料在垂直于溅射靶32的溅射表面的平面的方向上具有逐渐变化的CTE，这可以减少或消除靶组件中的应力和断裂。在其他实施方案中，夹层34可以由在与溅射靶32相邻的一侧提供的具有低CTE并且在与背板30相邻的一侧提供的具有高CTE的材料或材料组合制成。例如，当溅射靶32具有比背板30低的CTE时，可以使用这种夹层。

如本文所使用的，特性梯度是指从第一位置到第二位置的组成或材料性质的变化。示例性性质包括元素组成、热膨胀系数、脆性、延展性、晶粒尺寸、晶粒纹理和材料组分密度。

AM提供了几种方法来制造具有特性梯度的材料，诸如组成中的梯度、材料组成密度的梯度、晶粒尺寸的梯度、CTE中的梯度、延展性的梯度和/或纹理中的梯度。在一些实施方案中，AM技术可用于生产具有增强某些材料在一起的粘结性的不同组成和密度的材料层，例如具有不同热膨胀系数(CTE)的材料。根据用于形成特性梯度的AM方法，材料性质可以以基本平滑或逐步的方式逐渐变化。使用本文所述的AM技术，材料层可以构建在背板、靶材料或两者上。

例如，在一些实施方案中，溅射靶32由溅射靶材料形成，并且第一层的热膨胀系数在溅射靶材料的热膨胀系数的百分之五百内。背板30由背板材料形成，并且第二层的热膨胀系数在背板材料的热膨胀系数的百分之五百内。在一个实施方案中，第一层和第二层的热膨胀系数可分别小于溅射靶材料和背板材料的热膨胀系数的百分之三百。

存在可以用于执行本公开的方法的各种AM技术。因为材料以预定的图案和组成沉积或铺设，所以使用AM的本公开的部分可以称为印刷步骤。AM或印刷步骤可采用各种AM技术中的任何一种，例如定向能量沉积(DED)、片层压、粉末床熔合、喷墨、冷喷涂、热喷涂或等离子喷涂。例如，AM技术可用于从铝(Al)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、铁(Fe)、钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、镍(Ni)、钨(W)、钇(Y)、锆(Zr)或它们的合金中的任何一种或其任何组合或钢形成夹层。

定向能量沉积(DED)

定向能量沉积(DED)涵盖了一系列术语，包括直接金属沉积(DMD)、激光工程净成形、定向光制造、吹制粉末AM和3D激光熔覆。在这些类型的工艺中，聚焦的热能用于通过在材料沉积时熔化材料来熔化材料。在一些实施方案中，激光是能量源，并且材料是金属粉末或线。

图4示出了定向能量沉积的一般示意图，其使用聚焦的热能通过在材料沉积时熔化材料来熔化材料。在该工艺中，在实体构建平台42上制造构建对象40。能够在多个轴上旋转的臂44以线或粉末的形式沉积材料46。材料46沉积在构建对象40的现有或固化表面48上。在沉积之后，使用来自能量源52的聚焦能量50(诸如激光、电子束或等离子弧)熔化材料46。然后，材料46冷却或固化，并成为下一个材料46的现有表面48。这样，材料46逐层添加并固化，构建或修复构建对象40上的新材料特征。

在该技术中，激光可以是能量50源，并且材料46可以是金属粉末。在一些情况下，金属粉末被注入或沉积在由激光产生的熔融金属池上。该技术的其他名称包括吹制粉末AM和激光熔覆。一些独特的功能包括同时沉积几种材料，使按功能分级部件成为可能。大多数定向能量沉积机器还具有4轴或5轴运动系统或机械臂以定位沉积头，因此构建顺序不限于平行平面上的连续水平层。混合系统还可以将粉末进料定向能量沉积与CNC铣削(例如4轴或5轴铣削)相结合。

图5至图8中示出了根据本公开的方法的定向能量沉积(诸如DMD)系统的各种进一步描述。

图5中示出了DMD系统60的示例性示意图。在一些实施方案中，系统60具有4轴或5轴计算机数控(CNC)控制的运动系统或机械臂以定位沉积头64，因此构建顺序不限于平行平面上的连续水平层。沉积头64包含能量和聚焦热源66(诸如激光、电子束或等离子焊炬)，以及至少第一进料器68。在一些实施方案中，第一进料器68被构造成以粉末形式递送构建材料70，诸如金属。金属粉末从车载系统通过惰性气体(在一些实施方案中以预定速率)移动到第一进料器68并沉积在由横向能量源74产生的熔融金属池72上。熔融池72可包括熔融的进入构建材料和前一基板层的顶部的一部分。熔融材料池72能够粘结并混合来自一个或多个进料器的粉末，因此，形成具有给定组成的层。由于快速冷却速率，固化非常迅速并且几乎立即发生在现在存在固体层的移动能量束74后面。在一些实施方案中，通过改变每层之间的第一进料器的组成来沉积每层具有不同组成的两个层。例如，具有第一组合物诸如高浓度钨(W)或铜(Cu)的第一层76铺设在基板71上，诸如构建平台、溅射靶、背板或先前沉积的层。接下来，改变从第一进料器68出来的材料的组成，并铺设具有与第一层76不同的钨(W)与铜(Cu)比例的第二层78。在重复该过程之后，形成具有梯度组成的夹层80。

在一些实施方案中，铺设具有第一组合物诸如第一浓度的两种或更多种材料的第一层76。接下来，改变从第一进料器68出来的材料的组成，并铺设具有不同比例的相同材料的第二层78。在重复该过程多次之后，形成具有梯度的夹层80。还可以设想，可以形成各个层，每个层具有与前一层不同的材料。例如，可以选择第一层76的组成以形成具有特定CTE的层。第一层76可包括第一材料和第二材料。此外，第一层76可包括第三材料或任何数量的附加材料以实现特定CTE。可以形成具有与第一层76中存在的相同材料的不同比例的后续层，或者可能形成与第一层76的材料不同的后续层，只要后续层的CTE高于第一层76即可。换句话说，每层可以具有不同的比例的与邻接层相同的材料，或者可以具有不同的材料，只要每层的CTE在从夹层的一侧到相对侧的方向上形成梯度即可。这样，可以形成整个夹层，每层具有与前一层不同的材料组成，只要每个单独层的CTE高于或低于先前形成的层即可。

如图6所示，可以具有两个进料器系统，以允许用户在铺设材料层时改变为连续层准备的材料。系统60类似于图5中所示的系统，不同之处在于沉积头64具有可以沉积第一材料84的第一进料器68和可以沉积第二材料86的第二进料器82。使用第一进料器68和第二进料器82，通过在具有用于每个层的新组合物的进料器之间切换，可以更快地沉积具有不同组分的层。例如，用第一进料器68铺设具有第一组合物(诸如第一比例的两种或更多种组分)的第一层76。接下来，通过第二进料器82铺设具有与第一层76中存在的比例不同的两种或更多种组成的第二比例的后续层78。在第二送料器82是敷设材料的同时，改变从第一送料器68出来的材料的成分。以这种方式，形成具有梯度材料的夹层80。

如图7和图8所示，通过精确控制每个进料器的喷射速率，可以通过改变来自两个或更多个进料器的各自粉末量来定制沉积期间每层的组成。最终所得的是复杂材料的3D沉积，其具有多层或不同且可能是形状和几何图形与输入计算机辅助设计(CAD)模型相同的新的组成。

如图7和图8所示，在一些实施方案中，系统60可包括沉积头64，该沉积头具有至少两个进料器。如图7所示，第一进料器68可用于沉积具有特定材料组成的第一材料84，诸如具有两种或更多种组成的第一比例的材料。第二进料器82可用于沉积具有材料组成的第二材料86，所述材料组成具有与第一材料84不同的两种或更多种组成的比例。每个进料器可以同时将材料铺设到先前形成的层上。在沉积过程中可以控制材料中每种元素或合金的比例，因此可以在沉积过程发生时调整每层的组成。例如，由第一进料器68沉积的第一材料84可以全部是铜(Cu)，而第二材料86可以全部是钨(W)。另选地，由第一进料器68沉积的第一材料84可以是铜(Cu)和钨(W)的组合物，而第二材料86可以是铝(Al)和钨(W)的组合物。在一些实施方案中，第一材料84和第二材料86可包含各种组成的三种组分。通过控制从每个进料器沉积的材料量，可以在铺设材料时控制每层的材料组成。结果是夹层88，如图8所示，具有材料梯度80，即使在形成每个层时也可以改变该材料梯度。

在一些实施方案中，原料可包含线而不是粉末。在该示例中，热源在线被捕获并混入熔融池之前将其熔化并雾化成细粉末。

在一些实施方案中，DMD系统具有用氩气或高真空吹扫的气密密封室，以保持氧气和水分含量可低于10ppm。这样的环境有助于防止氧化和污染，并保持部件清洁，以确保最优质的材料。粉末进料系统和喷射粉末也被气体屏障，诸如氩气所包围，以提供额外的保护和压力。

片层压

片层压是可以生产不同材料的薄层平行堆叠的另一种3D打印技术。片层压是AM工艺，其中材料片被粘结以形成3D对象。片层压可用于在背板或靶材料的顶部上产生具有不同CTE的薄箔堆叠。

如图9所示，具有预定比例的组分的预制材料片100通过辊104和任选的用于提供材料片100(诸如带106)的附加装置定位在切割床102上。使用粘结剂或能量源将材料片100以特定顺序在预先粘结的层108上粘结就位。然后通过切割工具110诸如激光或刀从粘结材料片100上切割出所需的形状。切割或粘结步骤可以颠倒，或者，材料片100可以在定位和粘结之前切割。对于金属，片材通常以金属带或箔的形式提供。具体地讲，在超声增材制造(UAM)中，金属箔和带也可以通过由双高频换能器提供的超声能量和由系统的滚动超声波探头产生的压缩力的组合焊接在一起。片层压技术可与完整的CNC加工功能相结合。

在一些实施方案中，一种特别适用于金属和合金的片层压技术是超声增材制造(UAM)。如图10所示，UAM使用包括两个超声换能器120和焊头122的滚动超声波焊接系统。材料箔123可以放置在焊头122和基板124诸如另一种材料箔之间。高频(诸如20,000赫兹)的超声振动被传递到盘形焊头122，该盘形焊头又被施加到在高压下保持在一起的箔片123以形成焊接。该方法提供由超声运动引起的摩擦和压力驱动的低温焊接。在第一阶段，重复的超声剪切运动破坏任何表面氧化物并使任何表面凹凸变平。在随后的过程中，微小物质通过超声运动而坍塌。因此，来自焊头的热量和压力导致形成固态键。

UAM通常将滚动超声焊接系统与CNC铣削功能相结合，以确保良好的公差或形状，并确保3D形状和几何形状遵循输入CAD设计。例如，如果需要，可以铣削表面中的孔或变化。UAM可以是非常有效的技术，用于构建多层容易获得的材料箔，诸如在背板材料顶部上具有各种比例的钛(Ti)、铝(Al)或铜(Cu)的箔。所涉及的低温减小了制造期间的热应力。此外，由于UAM使用固体箔而不是粉末，因此它消除了每层内的孔隙来源。

可用于构建由金属和合金制成的3D结构的其他AM技术包括粘结剂喷射、粉末床熔合、冷喷涂、热喷涂和等离子喷涂。

粘结剂喷射

粘结剂喷射，如图11所示，涉及通过液体粘结剂供应源140选择性地分配液体粘结剂，所述液体粘结剂供应源通过喷墨印刷头142喷嘴沉积以将粉末材料接合在粉末床144中。在粘结剂喷射的情况下，分配的材料不是构建材料，而是沉积在粉末床144上以将粉末保持在所需形状的液体。粉末材料从粉末供应源146移动并使用辊150在构建平台148上铺开。在需要时，打印头142将粘结剂粘结剂152沉积在粉末床144的顶部。在构建构建对象156时降低构建平台148。一旦先前沉积的层已经粘结，另一层粉末通过辊150从粉末供应源146铺开在构建对象156上。形成构建对象156，其中粉末结合到粘结剂152。未结合的粉末保留在围绕构建对象156的粉末床144中。重复该过程，直到制成整个构建对象156。

通过粘结剂喷射制备的金属部件通常必须在AM构建工艺之后烧结并用第二金属浸渗。一个例子是青铜浸渗剂用于不锈钢、青铜或铁部件的用途。其他浸渗剂可以是铝(Al)、玻璃或碳纤维。在构建后炉循环期间，粘合剂被烧尽并且青铜浸渗到部件中以制备金属合金。该技术可用于制备梯度组合物。然而，除了使用粉末床之外，该技术还具有用于制备梯度组合物的其他潜在缺点：i)烧结和浸渗步骤的额外成本，ii)浸渗步骤期间产生不希望的孔隙率的更大风险，以及iii)对浸渗材料进而对可实现组合物的数量的限制。

粉末床熔融

粉末床熔融是一种AM方法，其中热能诸如激光选择性地熔融粉末床的区域，诸如图12所示的区域。AM装置可包括构建材料160诸如金属或金属合金粉末的床。构建材料160也可在构建平台166的顶部逐层沉积，用于保持待构建的三维结构164。可将构建材料160逐层添加在彼此顶部并固化以逐渐形成三维结构164。构建平台166通常附接到升降机168，该升降机相对于构建材料160向上或向下移动，以帮助添加额外的构建材料层160。熔化或固化设备162通常位于构建平台166上方。固化设备162可包括用于熔化构建材料160诸如金属的装置，或者可包括用于固化层合物或其他材料的固化装置。熔化或固化设备162通常连接到光栅170，该光栅使熔化或固化设备162相对于构建平台166移动，以便熔化所构建的材料的各种位置。在一些实施方案中，AM设备不具有材料床160，而是熔化设备162包括分配器，该分配器将材料熔化并分配到构建平台166上并添加后续材料层以构建三维结构164。升降机168以及熔化和固化设备162由控制系统172控制，该控制系统基于升降机168以及熔化和固化设备162的运动来控制三维结构164的构建方式。

热能熔化粉末材料层的选定部分，然后该部分在冷却时变为固相。对于金属部件，锚定件可将部件附接到基板并支撑面朝下的结构。这是必要的，因为金属粉末的高熔点会产生高的热梯度，如果不使用锚定件，则会产生热应力和翘曲。粉末床熔融的其他常见名称包括激光熔化(LM)、选择性激光熔化/烧结(SLM/SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)和电子束熔化。在一些实施方案中，靶材料或背板可插入粉末床中并用作基材，各种层沉积在该基材上然后通过激光选择性地退火，以产生如以上段落所述的晶粒尺寸梯度。

冷喷涂

冷喷涂涉及用足够的动能将构建材料推向基材以产生致密涂层或自由成形。冷喷涂不会导致构建材料熔化，因此可以在相对低的温度下进行。该过程可通过以高速(诸如在约500m/s和1500m/s之间)喷射固体粒子来进行，以通过塑性变形形成沉积物。冷喷涂技术可用于避免金属氧化并形成高密度硬金属沉积物。

如图13所示，在一些实施方案中，该方法包括通过拉伐尔或收敛-扩散180喷嘴推进加热的加压载气178。如果气体以亚音速流动，则气体是可压缩的，并且声音将通过它传播。在拉伐尔喷嘴中，在喷管的收敛部分182处，喷管的横截面减小，形成扼流圈。因为气流是等熵的，所以在横截面最小的情况下，气体速度将变为音速。当气体进入喷嘴的扩散部分184时，气体膨胀并达到超音速。构建材料186在扼流点的上游或下游注入气流中。载气178将构建材料186带出喷嘴180。构建材料186从喷嘴180的出口速度必须足够高，以使其在与基材188碰撞时塑性变形，形成良好粘结的涂层190和致密的构建层。因此，使用这种形式的喷嘴，超音速出口速度是可能的，因此构建材料186达到产生粘结所需的必要的粒子速度。目前可以使用冷喷涂增材制造由某些金属形成构建对象，包括钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)和合金诸如钛-铝-钒(TiAlV)合金和镍(Ni)基合金。

热喷涂

热喷涂方法，诸如等离子喷涂、高速氧焰(HVOF)喷涂、电弧喷涂和火焰喷涂通常涉及用热源将构建材料熔化成液滴，并将熔化的构建材料以高速喷涂到基材或构建表面上。构建材料可以用各种能源熔化，诸如化学燃烧、等离子体或电弧。金属构建材料可作为原料如粉末或线材或金属基复合材料提供。

如图14所示，在一些实施方案中，等离子喷涂设备可包括等离子气体192，该等离子气体由沿着流动路径排列的阴极194和阳极195的组合加速。将构建材料196引入等离子气体192的流中，其将构建材料196作为粒子流197从喷嘴中带出。构建层198由称为薄片的构建材料的多个薄饼状沉积物组成，其通过在基材199上压扁液滴而形成。

形成夹层的AM方法

图15A和图15B描述了根据一些实施方案的可与AM方法结合使用的处理步骤。

在一些实施方案中，可用于制备在背板和溅射靶之间具有晶粒尺寸和织构梯度的夹层的AM的示例性形式包括DMD和DED(图15A)和片层压(图15B)。如图15A所示，DMD工艺在步骤200中通过将第一组合物的粉末金属层沉积到背板上并使用热能熔融和混合粉末并产生第一层组合物而开始。在步骤202中，铺设后续材料层，与先前铺设的层相比，每个材料层具有逐渐升高浓度的第一材料和对应的逐渐降低浓度的第二材料。在步骤202中，通过热能源的功率、扫描速度、冷却速率、初始粉末尺寸和后热处理来控制晶粒尺寸的梯度。当形成夹层时，最终层的粉末的组成通常与溅射靶材料的组成相同或相似。

一旦形成整个夹层，就可在步骤204中使用根据CAD设计的CNCL铣削对其进行表面处理，以在下一步骤之前制备夹层的表面。在步骤206中，将溅射靶添加到夹层。这可使用任何合适的粘结步骤进行，并且可帮助修复夹层中的任何缺陷。在一些实施方案中，可使用扩散粘结方法，诸如热等静压“HIPping”。最后在步骤208中，具有接合的背板、夹层和溅射靶的靶组件可经历最终加工步骤以例如使表面平滑。

图15B示出了利用片层压的示例性工艺，诸如超声增材制造。在图15B所示的片层压方法中，每片材料具有特定的预定组成，其可具有两种金属或金属合金的所需相对含量比。因此，必须以受控的顺序放置和接合片材。在步骤220中，将具有与背板的金属浓度相似的金属浓度的第一片材料铺设并接合到背板。在步骤222中，依次添加金属浓度从第一金属的高浓度逐渐变为第二金属的高浓度的后续材料片并将其接合在一起。在步骤224中，夹层可经受CNC车床或其他方法以处理夹层的表面，并使其准备好进行粘结步骤。粘结步骤226可以是用于将溅射靶接合到夹层和背板的任何合适的方法。在一些实施方案中，可使用扩散粘结方法，诸如HIPping。最后在步骤228中，具有接合的背板、夹层和溅射靶的靶组件可经历最终加工步骤以例如使表面平滑。

如图16和图17所示，在一些实施方案中，AM工艺可直接在溅射靶上进行(图16)或直接在背板上进行(图17)。在一些实施方案中，夹层可使用AM形成为与背板和溅射靶完全分离，并且可随后定位在背板和溅射靶之间并与之粘结。图16和图17还示出了控制每层的除组成之外的其他性质的方法，诸如微结构的晶粒尺寸和织构的性质。

如图16所示，在步骤230中，将粉末层铺设在靶上，并且使用热能来熔融粉末。该相同步骤可以如图16所示直接在靶上进行，或者如图17所示直接在背板上进行，步骤240。可以控制热能以将晶粒调整为合适的尺寸。AM工艺一次熔化非常少量的材料。因此，发生非常快速的固化，比传统工艺快得多，由此在整个部件中产生与传统工艺诸如铸造或粉末冶金相比更均匀和更精细的微结构。而且，对于合金，合金元素的偏析以小得多的规模发生。这意味着通常沉积在靶材料上的AM层将具有比靶材料更小且更均匀的晶粒尺寸。

接下来在图16的步骤232和图17的步骤242中，加入额外的粉末层并熔融。每层材料可具有与前一层不同的材料浓度，并且还可具有与前一层不同的晶粒尺寸。此外，可以通过控制能量源来控制每层的晶粒尺寸，如下所述。

在AM工艺期间，在沉积层内可以额外控制晶粒尺寸。在图16的步骤234和图17的步骤244中，可以控制所使用的热能量，例如可以改变功率并且扫描速度可以变化。一种选择是通过使用激光或电子束源在AM步骤期间执行中间局部热处理。这可以在已沉积几层并且已经固化后完成。然后降低激光或电子束源的功率和扫描图案以产生足够的热量，使沉积层的晶粒尺寸增大到特定值而不会引起任何熔化。该方法可形成几个区域，每个区域包含具有给定晶粒尺寸的几个沉积层。另一种选择是为AM沉积工艺选择各种尺寸的粉末。通常，只要熔化条件被优化，则更细的粉末可提供更细的最终晶粒尺寸。更细的粉末通常更昂贵，并且对于散装材料通常成本更高。然而，当在靶的一侧上使用体积相对小得多的沉积物时，成本是可接受的。另一种选择是，一旦通过使用激光源或通过在常规烘箱中原位加热整个室来沉积所有层，就在整个层上进行整体热处理。在这种情况下，晶粒尺寸增长不像先前描述的选择那样局部化，而是在整个沉积物中更均匀地发生。

在图16的步骤236和图17的步骤246中，使用如先前选择中描述的类似方法，并且所述方法包括用于结合的准备，该结合优选通过HIPping、最终加工和包装进行。晶粒尺寸可能比组成和密度的热稳定性差，因此任何晶粒尺寸梯度可能对热和温度更敏感。就溅射靶而言，这意味着在实践中，结合的温度(通常为300℃-500℃)应远小于材料的晶粒生长温度，通常发生在0.4-0.5Tm，其中Tm是给定材料的熔点。例如，钨(W)的熔点为3410℃，这意味着0.4Tm约为1360℃，因此如果在170℃至500℃下进行结合步骤，则在含钨(W)的梯度多层中不会发生晶粒生长。

AM的另一个优点是可以更精确地制备和控制结合表面，以产生改进的或优异的结合强度。例如，可在夹层的表面上印刷诸如凹陷、台阶、凹槽或键的特征结构，以便改善夹层与溅射靶或背板之间的结合强度。AM技术可以使这些特征结构更加精致和复杂。近净成形制造减少了制造时间和材料成本。此外，包括DED、DMD和UAM在内的AM技术可与CNC铣削功能相结合。在一些实施方案中，CNC铣削可与AM结合使用以提供优异的或改进的表面光洁度和尺寸公差，例如，CNC铣削可用于加工梯度夹层的顶表面上的凹槽以促进结合步骤。例如，CNC铣削可用于形成跨越夹层表面的三角形凹陷的表面。

接下来进行靶与梯度夹层和背板组件的固态结合。在一些实施方案中，HIPping是优选的，因为它在相对高的温度下在部件上施加来自所有方向的各向同性压力。该方法有助于促进扩散并降低孔隙率，同时提供固态扩散结合。在HIPping之前、期间尤其是之后进行的热处理也有助于减少残余应力。另外，在结合步骤期间的热处理有时可有助于促进AM形成的层之间的进一步的相互扩散，并且实际上产生更连续的组成梯度，这进一步有助于减少热应力。

最后，在图16的步骤238和图17的步骤248中，可以使用最终加工步骤来抛光溅射靶和/或背板的表面。清洁步骤也可用于去除在AM工艺之后可能残留的任何残余材料。

如上所述，使用诸如激光或电子束的热源的AM技术可以在靶或背板的一个表面上形成具有梯度材料组成和可控晶粒尺寸的材料层。例如，对于具有铜(Cu)合金背板的钨(W)靶，例如形成近净成形的W/Ti/Cu或W/Mo/Cu层叠堆可为有利的。一般的三层叠堆将是W/X/Cu形式，其中X是在靶材料(在这个例子中为钨(W))和背板材料(在这个例子中为铜(Cu)合金)之间具有CTE系数的金属或合金。

该方法可进一步扩展到W/X/Y/Cu形式的四层叠堆的情况，其中X和Y是在靶材料(在这个例子中为钨(W))和背板材料(在这个例子中为铜(Cu)合金)之间具有CTE系数的金属或合金。在另一个例子中，与X的CTE相比，Y的CTE更接近背板材料(在这种情况下为铜(Cu)合金)，因为Y直接沉积在铜(Cu)合金背板上。总之：W的CTE＜X的CTE＜Y的CTE＜Cu的CTE。

通过控制每个层的组成和/或密度，该过程可以推广到在CTE中形成梯度的多种材料的多个叠堆。用于产生具有梯度组成的材料的一种方法将是可控制的方法，并且涉及单个连续步骤以实现最佳效率和成本降低。在一些实施方案中，用户还可以在原子或微尺度上定制梯度组成，并提供在整个材料厚度上的组成和性质的几乎连续的变化。具有可控制晶粒尺寸和纹理的梯度的方法还将导致更好地控制局部应力并减少在结合线附近发生的开裂，尤其是对于脆性靶材料而言。

在一些实施方案中，夹层320可以被定制为在夹层320的特定位置处具有特定的CTE。如图18所示，溅射靶300和背板310可具有不同或不相似的CTE。为了提供合适的夹层320，可以第一比率的两种或更多种组分形成夹层的第一层或部分330。例如，第一层330可具有第一比率，其具有高浓度的组分A和低浓度的组分B。任选地，附加组分诸如组分C、组分D和更多组分可包含在第一层330中。与第一层330相邻的夹层320的第二层或部分340可具有较低浓度的组分A和较高浓度的组分B。任选地，附加组分诸如组分C、组分D和更多组分可包含在第二层340中。附加组分可在第二层340中以比在第一层330中更高的浓度存在。在一些实施方案中，可以在第二层340上方形成多个层，并且每个层可具有逐渐降低浓度的组分A，以及逐渐升高浓度的组分B。在一些实施方案中，组分C、D和/或更多组分也可以逐渐增加。或者，一种或多种附加组分的浓度可保持恒定，而仅组分A和组分B的浓度随添加的每个后续层而变化。重复该过程(即，可以形成多个层)，直到形成与背板310相邻的最终层，该最终层具有低浓度的组分A、高浓度的组分B以及任选的更高浓度的组分C和/或D。完全形成的夹层320在每层中在夹层的从邻近溅射靶300的第一侧到邻近背板310的第二侧具有特定的CTE。在一些实施方案中，每层的CTE可与相邻层的CTE不同。在其他实施方案中，一些但不是所有层的CTE可以是不同的。

再次参见图18，在一些实施方案中，夹层320可由具有两种或更多种组分的层形成，其中组分逐层变化。例如，第一层330可由组分A、组分B和组分C形成。选择每种组分以及每层内每种组分的比率以产生具有特定材料特性诸如晶粒尺寸或CTE的层。第二层340可由组分A、B和C，以及除此之外或另选地组分D、组分E和组分F形成。可添加附加层以构建完整的夹层，其中每个后续层将具有所选各种组分的特定组合以形成具有例如比先前形成的层高或低CTE的层。因此，完全形成的夹层具有材料特性梯度诸如CTE梯度；从夹层的与溅射靶300相邻的第一侧到与背板310相邻的第二侧。

实施例

以下非限制性实施例说明了本发明的各种特征结构和特征，除非另有说明，否则不应解释为限制于此并且其中所有百分比均为重量百分比。

实施例1：使用AM形成铜(Cu)和钛(Ti)的梯度夹层，用于将钨(W)靶与铜-铬(CuCr) 背板结合：

图19至图22示出了使用定向能量沉积技术(在这种情况下为直接金属沉积(DMD))以产生组成梯度的示例。溅射靶是15cm(6英寸)直径和1cm(0.5英寸)厚的W靶。背板是15cm(6英寸)直径和2cm(0.75英寸)厚的CuCr C18200背板。通过具有不同铜(Cu)/钛(Ti)组成的五个1.2mm厚的层的叠堆产生约6mm厚的功能梯度夹层。选择钛(Ti)与背板的主要元素铜(Cu)混合，因为钛(Ti)的CTE为8.6×10^-6m/(m K)，介于铜(Cu)和钨(W)之间。

在DMD之前将用于夹层的组合物机械混合并放入DMD系统的单独粉末进料器中。这里使用的方法类似于上文针对图6所描述的方法。将DMD与一个粉末进料器一起使用以沉积含有第一组合物的第一个1.2mm厚的层，然后切换到含有第二组合物的不同粉末进料器以构建另外1.2mm厚的层，剩余的层依此类推。具有最高铜(Cu)含量(95％Cu+5％Ti；层402)的层首先沉积在由CuCr制成的Cu合金背板400上(C18200背板，其组成为1.6重量％铬和其余铜(Cu1.6％Cr)，并且CTE＝17.6×10^-6m/(m K))。对于接下来的4层(层404-410)，改变组成使得铜(Cu)的量(从75％到50％到25％到15％)逐渐减少，并且钛(Ti)的量是成比例增加(从25％增加到50％到75％到85％)。结果，CTE从邻近CuCr的第一层逐渐减少到第五层(以接触W)，从而逐渐使CTE失配最小化。这些层和组合物的排列如图19所示并总结在表1中。

为了促进粘合并降低孔隙率，在每次激光施加之前预热每个沉积层。该处理还允许组合物的一些有限扩散和均质化。对于每个连续层，预热步骤温度缓慢降低以使应力最小化并考虑组成变化。请注意，总DMD周期相对较短，总共185分钟，因此适用于生产应用。图20a和图20b是沉积两个不同层之后的夹层的照片。具体而言，图20a是沉积层408(25重量％铜(Cu)和75重量％钛(Ti))之后的夹层的图像，并且图20b是沉积层410(15重量％铜(Cu)和85重量％钛(Ti))之后的夹层的图像。

通过SEM/EDX观察夹层的横截面如图21所示，表明沉积层的实际组成相对接近原始粉末混合物。在垂直于构建表面的方向上在通过夹层的一条线上的七个位置处取样。表2包含每个位置处的Ti和Cu的重量百分比浓度。

参考上面的表2和图21中的对应位置编号，上述实施例说明了夹层，其中位置1和2是具有大于85％Ti和小于15％Cu混合物的组成的层。位置3是具有大约50％Ti和50％Cu混合物的层。位置4是具有大约30％Ti和70％Cu混合物的层。位置5和6具有大约15％Ti和85％Cu的混合物。并且位置7是具有5％Ti和95％Cu混合物的层。

还可以看到图22中所示的另一个视图，在层之间的界面处未观察到裂缝，表明可接受且优异的粘结和一致的沉积。观察到最小和可接受的孔隙度。多种因素的组合可能有助于此：i)发生熔化和固化的小体积，ii)围绕粉末和熔融池的保护气体的压力，以及iii)预热处理步骤。还观察到，粘结步骤，特别是当通过HIPping进行时，进一步有助于降低孔隙率。

本文提供了一种溅射靶组件，该溅射靶组件包括：具有后表面的溅射靶、具有前表面的背板，以及设置在靶和背板之间的夹层。该夹层包括至少第一材料和第二材料、靠近靶材料后表面设置的第一夹层部分，以及靠近背板前表面设置的第二夹层部分。第一夹层部分具有比第二材料更高浓度的第一材料，并且第二夹层部分具有比第一材料更高浓度的第二材料。

本文还公开了一种形成溅射靶组件的方法，该方法包括形成夹层，该夹层具有至少第一材料和第二材料。该夹层具有第一夹层部分和第二夹层部分，其中第一夹层部分具有比第二夹层部分更高浓度的第一材料，并且第二夹层部分具有比第一夹层部分更高浓度的第二材料。该方法包括：布置具有后表面的靶，其中靶后表面与第一夹层部分相邻；布置具有前表面的背板，其中背板前表面与第二夹层部分相邻；在靶组件结合步骤中将靶、夹层和背板接合在一起。形成夹层包括形成具有第一浓度的第一材料的第一夹层部分；将后续材料层添加到第一夹层部分，其中每层材料具有比先前添加的层更低浓度的第一材料；形成具有第二浓度的第一材料的第二夹层部分；并使夹层经受夹层结合步骤。

本文还公开了一种形成溅射靶组件的方法，包括形成具有第一夹层部分和第二夹层部分的夹层，其中形成夹层包括形成第一夹层部分，以及逐层添加构建材料。该方法还包括形成第二夹层部分，并使夹层经受结合步骤。沿着从第一夹层部分到第二夹层部分的方向，每层构建材料具有比前一层更低浓度的第一材料和更高浓度的第二材料。该方法还包括将夹层放置在溅射靶和背板之间；将溅射靶、夹层和背板加热到足够高的温度，以在夹层和溅射靶之间以及夹层和背板之间形成扩散结合。

本文还公开了一种形成溅射靶组件的方法，包括形成夹层，该夹层具有第一夹层部分和第二夹层部分。形成夹层包括形成具有第一材料特性值的第一夹层部分，将后续材料层添加到第一夹层部分，从而形成具有第二材料特性值的第二夹层部分。沿着从第一夹层部分到第二夹层部分的方向，夹层具有从第一材料特性值到第二材料特性值的材料特性值梯度。该方法还包括使夹层经受夹层结合步骤；布置具有后表面的溅射靶，其中靶后表面与第一夹层部分相邻；布置具有前表面的背板，其中背板前表面与第二夹层部分相邻；在靶组件结合步骤中将溅射靶、夹层和背板接合在一起。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施方案进行各种修改和添加。例如，虽然上述实施方案涉及特定特征结构，但是本发明的范围还包括具有不同特征结构组合的实施方案和不包括所有上述特征结构的实施方案。

Claims (15)

1.一种溅射靶组件，包括：

溅射靶，所述溅射靶具有后表面；

背板，所述背板具有前表面；和

夹层，所述夹层设置在所述靶和所述背板之间，所述夹层包括第一夹层部分和第二夹层部分，所述第一夹层部分靠近所述靶材料后表面设置，所述第二夹层部分靠近所述背板前表面设置；

其中所述第一夹层部分由第一混合物形成，所述第一混合物包含第一材料和第二材料并且具有的所述第一材料的浓度比所述第二材料的浓度高，并且其中所述第二夹层部分由第二混合物形成，所述第二混合物包含所述第一材料和所述第二材料并且具有的所述第二材料的浓度比所述第一材料的浓度高。

2.根据权利要求1所述的溅射靶组件，其中所述夹层沿着延伸穿过所述溅射靶和所述背板的轴线，在晶粒尺寸、晶粒纹理、材料组成或材料组分密度中的任一者中具有功能性材料梯度，所述轴线垂直于所述溅射靶的所述后表面。

3.根据权利要求1所述的溅射靶组件，其中所述第一夹层部分和所述第二夹层部分各自为约0.5毫米至约3毫米。

4.根据权利要求1所述的溅射靶组件，其中所述溅射靶由溅射靶材料形成，并且其中所述第一夹层部分的热膨胀系数在所述溅射靶材料的热膨胀系数的百分之五百内。

5.根据权利要求1所述的溅射靶组件，其中所述夹层还包含第三材料。

6.根据权利要求1所述的溅射靶组件，其中所述夹层还包含第三材料，并且其中所述第一夹层部分具有比所述第二夹层部分更高浓度的所述第三材料。

7.一种形成溅射靶组件的方法，所述方法包括：

由第一混合物在溅射靶的表面或背衬靶的表面上形成第一层，所述第一混合物包含第一材料和第二材料；

由第二混合物在所述第一层上形成第二层，所述第二混合物包含所述第一材料和所述第二材料，其中所述第一层具有比所述第二层更高浓度的所述第一材料，并且所述第二层具有比所述第一层更高浓度的所述第二材料；

将所述背板或所述溅射靶布置在所述第二层上以形成组件，所述组件在所述溅射靶和所述背板之间具有所述第一层和所述第二层；以及

在靶组件结合步骤中将所述溅射靶、所述第一层、所述第二层和所述背板连接在一起。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述背板的所述表面上形成所述第一层，所述第一层具有至少第一材料和第二材料，并且所述溅射靶布置在所述第二层的所述表面上。

9.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括，

向所述第一层添加多个后续材料层，其中每个后续材料层具有比先前添加的层更低浓度的所述第一材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述第一层到所述第二层，在晶粒尺寸、晶粒纹理、材料组成或材料组分密度中的任一者中存在梯度变化。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个后续材料层中的每个层的厚度为约0.5毫米至约3毫米。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述溅射靶由溅射靶材料形成，并且其中所述第一层的热膨胀系数在所述溅射靶材料的热膨胀系数的百分之五百内。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述背板由背板材料形成，并且其中所述第二层的热膨胀系数在所述背板材料的热膨胀系数的百分之五百内。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一层的热膨胀系数与所述溅射靶的热膨胀系数之差小于所述第一层的热膨胀系数与所述背板的热膨胀系数之差。

15.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一混合物和所述第二混合物还包含第三材料。