CN115836039A - 致密靶 - Google Patents

Abstract

溅射靶包括具有至少600mm长度的至少一个单片。所述溅射靶包含背衬结构，该背衬结构设置有用于溅射的靶材料。靶材料的至少40质量％包括所谓的靶挥发性材料，所述靶挥发性材料在700hPa至1300hPa的压力下显示出升华温度，或低于其熔点的分解温度，或彼此接近的熔化温度和绝对沸腾温度。所述溅射靶的靶材料密度是靶材料理论密度的至少95％。该溅射靶包含介于背衬结构和靶材料之间的厚度为0至500μm的结合层。

Description

致密靶

技术领域

本发明涉及溅射领域。更具体地，本发明涉及溅射靶及其制造，特别是例如包括陶瓷材料的靶。

背景技术

借助于溅射的物理气相沉积已成为对例如玻璃板或其它刚性或柔性材料的性能进行定制的标准技术。“溅射”是指通过带正电荷的离子将涂层材料原子冲击逐出到靶外，所述带正电荷的离子(通常为氩)被电场加速朝向带负电荷的靶。正离子是在低压气相中通过电子-离子碰撞电离形成的。逐出的原子撞击待涂覆的基底，它们在那里形成致密、粘附良好的涂层。

所述涂层可以在基底上形成层，因此材料的性能(例如光学和/或力学性能)可以被特制。

难以获得某些类型的层，例如介电层。例如，经常需要氧化膜，因为能够以可选择的透明度制造它们，这使得它们适合于光学应用，例如透镜、滤光片等。然而，由于下述原因，氧化膜的沉积是困难的。

通过用包括氧气的气体混合物溅射金属靶，可以通过沉积提供氧化物层。这可能导致严重的滞后行为，该滞后行为导致工艺不稳定。使金属靶进入所谓的中毒状态以生长金属氧化物层所需的相对高的氧气量通常导致溅射速率的下降。文献“OBERSTE-BERGHAUSet al.,Fi lm Propert ies of Zirconium Oxide Top Layers from RotatableTargets,2015Society of Vacuum Coaters,58th Annual Technical ConferenceProceedings,Santa Clara,CA Apri l 25-30,2015,p.228-234”公开了使用陶瓷靶可以缓解或完全消除滞后行为，显著减少反应气体的量，并且与使用金属靶的溅射工艺相比，允许高达三倍的薄膜沉积速率。

对于大面积应用例如建筑玻璃，必须将涂层溅射到大基底上，因此也需要提供大的靶，使得溅射是均匀的。然而，难以获得大的靶陶瓷片(piece)。可以使用烧结来提供小的靶片，需要将这些靶片组装以形成较大尺寸的靶组装体，例如作为拼贴件(t i le)的组合(用于平面靶组装体)或作为堆叠套筒(用于圆柱形载体上的圆柱形靶组装体)。这些靶容易起电弧，特别是在它们的许多边缘处在较小材料片中的接合处。US2012055783A1公开了在背衬结构上方热喷涂以提供陶瓷靶，并且US2007034500A1公开了通过HIP烧结氧化硅靶。然而，普通方法诸如烧结或热喷涂制造的长陶瓷溅射靶通常存在孔隙结构并且密度低于块体材料的理论密度。另外，为了生产更大的材料片，使用烧结可能需要引入有机结合剂，从而影响所得靶材料的纯度。对于在所采用的制造压力和温度下热分解或升华的材料，这更为显著。较低的密度和孔隙率可能与溅射期间的负面性能有关，这是由于降低的热导率、材料飞溅、粉尘形成和随后增加的电弧率。JP2013147368A公开了通过对特殊制备的颗粒进行冷等静压(CIP)，然后烧结制备获得长陶瓷圆柱形靶材料的可能性。类似地，JP2018009251A公开了一种用于通过CIP随后烧结制备的靶的圆柱形模制产品。然而，需要用焊接或钎焊材料作为粘合剂将靶材料接合到背衬管，这需要额外的步骤。

发明内容

本发明的实施方案的目的是提供一种致密溅射靶，其可以用于以减少数目的部分涂覆大面积或者被制成单片，并且表现出靶材料在背衬结构上的良好结合。

优点是在溅射兼具有大尺寸和致密材料的靶时，可使用具有高蒸发速率或甚至升华的材料作为靶材料，用于提供更稳定的溅射工艺，例如以减少的中毒、电弧等提供溅射和/或允许使用更高的溅射功率密度。

在第一方面，提供了一种溅射靶。它包含长度为至少600mm的至少一个单片，例如800mm或更大。该溅射靶包含：设置有溅射用靶材料的背衬结构，其中该靶材料的至少40％的质量，例如至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％的质量包含在下文中得到名称“靶挥发性材料”的材料，所述“靶挥发性材料”表现出升华点温度(或升华温度)、或熔点温度(或熔化温度)和绝对沸点温度(或沸腾温度)或分解温度，所述靶材料的绝对沸腾温度和/或分解温度比其熔化温度高出不到30％，或低于其熔化温度。可以在接近大气压的压力下定义这些范围，例如在热喷涂工艺压力的典型压力下，例如在700hPa和1300hPa之间。靶材料的总靶材料密度是其理论密度的至少90％，例如至少95％，或至少98％，或至少99％。该溅射靶包括在背衬结构和靶材料之间的结合层，该结合层具有0μm至500μm的厚度，例如0μm至300μm的厚度。这意味着溅射靶可以完全不包括介于靶材料和背衬结构之间的结合层，或者包括比通常实施的结合层更薄的薄结合层。本发明实施方案的一个优点是所述结合层改善了靶材料与背衬结构的附着。此外，如果在靶材料和背衬结构之间实施了结合层，则它由在低于500℃的任何温度下保持稳定(意味着：不显示任何降解或熔化)的材料组成。这与利用例如含铟、锡、弹性体或环氧树脂的材料的常用结合概念截然不同。

本发明实施方案的一个优点是，可以将致密靶设置为单个大片，例如与背衬结构一样大，而无需将靶设置为较小靶的拼贴件或片段的组合。本发明实施方案的一个优点是高密度靶具有低孔隙率，因此在溅射期间允许更稳定的工艺。

在一些实施方案中，用于溅射的靶挥发性材料是陶瓷材料。特别地，用于溅射的靶挥发性材料可以包括金属氧化物，例如氧化铟锡、ZnO、或SnO₂、或In₂O₃、或WO₃或其它金属氧化物。

本发明实施方案的一个优点是陶瓷氧化物靶可以具有很少或没有嵌入的粉尘或孔隙，从而减少电弧等。本发明实施方案的一个优点是可以提供氧化物靶等，例如用于提供薄层，例如薄的透明和/或导电氧化物层。

本发明实施方案的一个优点是溅射靶的靶材料可以包含几乎一半或超过一半(例如60％)的所述靶挥发性材料，所述靶挥发性材料难以提供，特别是以大的靶片提供。

在本发明的一些实施方案中，靶材料具有低于1000Ohm.cm的电阻率。这提供了溅射靶可用于频率低于RF频率的溅射的优点。

在本发明的一些实施方案中，溅射靶包含具有与靶材料的热膨胀系数相似的热膨胀系数的背衬结构。优点是靶材料和背衬结构保持良好的粘附。

在本发明的一些实施方案中，背衬结构包含钢或由钢组成。本发明实施方案的一个优点是可以使用廉价的材料作为靶材料的热喷涂的背衬结构。可以在背衬结构(例如钢背衬结构)和靶材料之间添加粘合材料，以形成结合层并桥接这些材料。例如，结合层可以具有与背衬结构和靶材料两者相容的热膨胀系数。

在本发明的一些实施方案中，溅射靶可以是管状的，例如用于溅射的圆柱形管状靶。在后一种情况下，背衬结构可以具有管状形状。

在第二方面，提供了一种提供溅射用靶的方法。该方法包括提供背衬结构，任选地提供厚度为500μm或更小的结合层，例如厚度为300μm或更小，在具有或不具有结合层的背衬结构上方热喷涂靶材料，其中至少部分靶材料升华或所述材料的绝对沸腾温度或分解温度比其熔化温度高出不到30％，或甚至低于其熔化温度，从而获得靶产品，和随后对靶产品进行热等静压工艺，从而将靶产品的密度增加到其理论密度的至少90％，例如至少95％，或至少98％，或至少99％。

优点在于，靶材料可用于通过喷涂而不是烧结来制造溅射靶，即使材料在高温下倾向于升华或分解并且具有减少的熔化。靶挥发性材料的热喷涂经常导致材料熔化不充分和严重的粉尘形成。未熔化的颗粒和/或粉尘掺入喷涂涂层中会不利地影响喷涂靶的投射材料的飞溅物(splat)之间的接触，从而导致随后的密度降低和孔隙率增加。本发明实施方案的优点是：高密度的靶具有低的孔隙率，因此在实际溅射期间允许更稳定的工艺。

本发明实施方案的一个优点是，难以通过喷涂提供的材料仍然可以提供单个大片形式的致密靶，而不需要提供作为较小靶的拼贴件或片段的组合的靶。

在一些实施方案中，该方法还包括在执行热等静压之前在靶材料表面上的准备步骤，例如通过抛光或研磨去除表面材料。该步骤导致较低的表面孔隙率。在一些实施方案中，该方法还包括用材料涂覆所述喷涂的靶，从而提供具有高密度的外层，例如具有比被喷涂的靶材料密度更高的密度。

这些步骤有利地减少表面上的开孔。在一些实施方案中，通过抛光去除开孔和粗糙，或者用覆盖层覆盖开孔和粗糙，而不显著填充所述孔。

在一些实施方案中，该方法还包括在执行热等静压之后去除靶的外层。

根据第二方面的实施方案的方法可用于提供根据本发明第一方面的实施方案的溅射靶。本发明实施方案的一个优点是：难以通过喷涂提供的材料(例如陶瓷材料)仍然能够提供单个大片形式的致密靶，而不需要提供作为较小的靶拼贴件或片段的组合的靶。

在一些实施方案中，该方法包括提供具有至少600mm长度的背衬结构，例如800mm或更大的长度。提供背衬结构可以包括提供钢背衬结构。钢背衬结构的优点是对于热等静压工艺表现出良好的机械性能。

在所附的独立权利要求和从属权利要求中陈述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以酌情与独立权利要求的特征以及与其它从属权利要求的特征进行组合，而不仅仅如权利要求中明确所述。

参考下文所述的实施方案，本发明的这些和其它方面将变得清楚并得到阐明。

附图说明

图1示出了根据本发明实施方案的由四个片形成的平面靶组装体。

图2示出了根据本发明实施方案的热等静压容器中的管状靶产品。

图3是用于制造靶的本发明实施方案的方法的流程图。

图4示出了根据本发明实施方案的用于提供靶的模具或背衬结构的透视图。

图5示出了根据本发明实施方案的用于提供靶的模具截面和工艺步骤。

图6示出了根据本发明实施方案的用于提供管状靶的管状靶产品的截面。

图7示出了根据本发明实施方案的用于提供管状靶和再填充已用靶的管状靶产品的截面。

图8示出了根据本发明实施方案的管状靶的截面。

图9示出了根据本发明实施方案的管状靶的截面。

附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于说明性目的，一些要素的尺寸可能被放大并且没有按比例绘制。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的要素。

具体实施方式

将针对特定实施方案并参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求书来限定。尺寸和相对尺寸并不对应于实施本发明的实际缩减。

此外，在说明书和权利要求书中，术语第一、第二等用于区分相似的要素，而不一定用于描述在时间、空间、等级或任何其它方式上的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所述的本发明实施方案能够以不同于本文所述或所示的其它顺序来操作。

此外，说明书和权利要求书中的术语顶部、下方等用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。应当理解的是，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所述的本发明的实施方案能够以不同于本文所述或所示的其它取向来操作。

应当注意，权利要求中使用的术语“包含”不应被解释为局限于其后列出的装置；它不排除其它要素或步骤。因此，应解释为指定存在所提及的所述特征、整数、步骤或部件，但并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤或部件或其组。因此，术语“包含”涵盖了仅存在所述特征的情况以及存在这些特征和一个或多个其它特征的情况。因此，表述“包含装置A和B的器件”的范围不应被解释为局限于仅由部件A和B组成的器件。这意味着对于本发明而言，器件的唯一相关的部件是A和B。

在整个说明书中，对“一个实施方案”或“实施方案”的引述是指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇各处出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定都是指同一实施方案，而是可能指同一实施方案。此外，在一个或多个实施方案中，特定特征、结构或特性可以以任何适当的方式组合，本领域的普通技术人员从本公开的内容将清楚这一点。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施方案的描述中，有时将本发明的各种特征组合在单个实施方案、附图或其描述中，以简化本公开并且帮助理解各个发明方面中的一个或多个。然而，本公开方法不应被解释为反映如下的意图：要求保护的发明所需特征多于每个权利要求中明确叙述的特征。相反，如所附权利要求所反映的，本发明的方面不在于单个上述公开实施方案的所有特征。因此，在详细描述之后的权利要求书在此被明确地并入该详细描述中，且每个权利要求独立地作为本发明的不同实施方案。

此外，虽然本文描述的一些实施方案包括其他实施方案中所包括的一些特征而非其他特征，但是不同实施方案的特征组合意图在本发明的范围内，并形成不同的实施方案，如本领域技术人员将理解的那样。例如，在所附权利要求中，任何要求保护的实施方案都能够以任何组合使用。

在本文提供的说明书中，列出了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施方案。在其它情况下，未详细示出公知的方法、结构和技术，以免混淆对本说明书的理解。

当在本发明的实施方案中提到“背衬结构”时，是指在其上提供溅射用的靶材料的结构。该背衬结构保持靶材料，并且可以功能性地连接到涂覆室中的溅射源。例如，背衬结构可以具有圆形或矩形区域，靶材料被设置在该圆形或矩形区域上方，正如在所谓的“平面靶”中。背衬结构不需要是平坦的。它们可以被模制以提供凹槽。具有管状(例如圆柱形)背衬结构的靶被称作“管状靶”。背衬结构可以包含载体。它可以包括载体和用于提供或改善靶材料与载体之间的粘合性的额外层。在一些实施方案中，背衬结构可以包括载体和靶材料，例如所述背衬结构可以是侵蚀靶，根据本发明的实施方案，在所述侵蚀靶上方提供新的靶材料。

当在本发明的实施方案中提及“靶挥发性材料”时，是指具有接近熔化温度的升华温度或分解温度和/或绝对沸腾温度的材料，例如绝对沸腾温度和/或分解温度比熔点温度高出不到30％，或低于熔点温度，以摄氏度计。在一些实施方案中，靶挥发性材料的沸腾温度或分解温度可以比熔化温度高出不到25％，或不到20％，或不到15％。

注意，应在通常用于热喷涂处理的压力下考虑这些温度。例如，这些温度和温度范围是在大气压下定义。例如，可以在700至1300hPa的压力下定义这些温度和温度范围。

当在本发明的实施方案中提到“理论密度”时，是指对应于材料中不存在孔隙时可达到的极限的材料密度。混合物的理论密度考虑了混合物的每种组分的分数和理论密度。

虽然金属可以被铸造、模制、挤压或成型为靶，但是一些材料证明是难以加工以便由它们制造靶。氧化材料是典型的例子，虽然本发明不限于氧化靶材料，也可以使用其它陶瓷。在称为烧结的工艺中，粉末材料的压缩和加热提供形成靶的聚结。然而，难以通过烧结提供大的单片靶。在一些情形中，密度不是最佳的，并且材料可能呈现孔隙结构；密度通常不均匀，并且可能发生收缩甚至形成裂缝。可使用烧结来提供例如尺寸为例如134.53mm×145.05mm或更小的靶拼贴件，更容易通过烧结提供这些小片，其具有均匀的组成和密度，并且可以达到高密度，几乎为理论密度；例如块体材料的密度。这些小片，例如拼贴件或套筒(圆柱形片段)，可用于组装大的靶(靶组装体)。然而，这种方法存在几个缺点。首先，应当在合适的背衬结构上方，例如背衬管或背衬板(例如具有相容的热膨胀系数)，以受控的间隔来安装所述片。应当在所述片和所述背衬结构之间提供和激活结合材料(例如，通过铟的熔化)。在优选的情况下，该结合材料应当是导电的，以产生导电路径。这些问题不限于靶的制造，因为组装的靶在其使用期间可能会带来麻烦。由于所述靶由较小的片制成，表面通常呈现出在较小片之间的接缝或边缘。这些边缘在溅射期间容易起电弧，其中在边缘周围形成极高的电场。所述边缘也可能对缺陷形成(例如结节，粉尘等)更敏感。这些结节可能具有介电特性并局部降低靶表面的电导率。而且，可实现的最大功率水平通常受到结合材料和结合质量的限制，而不受靶材料本身的限制。在一些情形中，在靶材料中混合粘接化合物如有机化合物以改善完整性，但这些导致最终靶的污染，这进而导致在使用期间对基底上的溅射材料的污染。

而且，由于制造问题，并非所有的片都具有完全相同的性质和性能，这会影响靶的整体性能。例如，这意味着在溅射期间所述片可能以非均匀的方式被侵蚀，因此在最薄片段被完全消耗(保持一些固有的机械强度)和降低靶利用率之前必须停止溅射。例如，尽管假定这些片具有相同的密度，但是一些片可能具有偏离的密度，并且对电弧、粉末或结节的形成更敏感，或者潜在地产生缺陷。

对于管状靶出现了另外的问题，即：

-难以保证良好的圆周结合，

-结合材料可以通过两个片段之间的间隙出现在靶表面(污染溅射的危险)，

-通常需要昂贵的背衬管(例如钛代替不锈钢，因为钛具有较高水平的直度和圆度，等等)。

-套筒的内径和背衬管的外径上的窄公差。

为了克服这些问题，已经尝试了其它技术来提供由较少片制成的靶，例如单片并且具有相对较大的尺寸。这些技术之一是直接在大的背衬结构上热喷涂材料。

喷涂是制造较大尺寸溅射靶的一种成熟技术，可对若干靶几何形状实施该技术；例如圆柱形靶或平面靶。它本质上与该技术有关。可以产生相当致密的材料层。而例如冷喷涂可能依赖于源材料的塑性变形(例如，金属或金属合金和化合物)，热喷涂作用于源材料的熔化。

对大多数金属材料(纯的，合金化的，…)并且甚至对一些陶瓷材料而言，热喷涂允许实现具有高密度(例如典型为其理论密度的大于85％，大于90％，甚至大于95％)的较大尺寸的单片靶。

然而，由于热喷涂需要通过投射材料的部分和/或全部熔化来形成液滴，因此由存在难熔化(例如高熔点温度加上低热导率)或热稳定性问题的材料提供涂层是有挑战的。一些材料在喷涂条件下显著分解和/或升华，从而导致显著的烟雾和粉尘形成。结果，通常难以获得高密度涂层，因此难以制造包含这些材料的靶。由这些材料获得的靶的密度低于理论密度的90％，甚至低于80％。

发现在典型的热喷涂温度下热分解或升华的材料更难获得。喷涂的产品可以具有较低的密度，并且通常可以在其表面和/或基质等中包括孔隙、空隙和/或夹杂物(例如粉尘)。在作为喷涂期间存在的压力的压力范围内限定这些温度。通常，热喷涂使要喷涂的材料处于该范围内的温度或者超过熔点的温度。熔点温度接近沸点、和/或分解或升华的这些材料可能是硬的或实际上不可能被热喷涂。并不完全清楚升华材料在一些情形中仍然能被喷涂的原因，但是认为来自火焰的强烈拖曳并且结合以过度加热和不平衡熔化起作用。还认为，由于在喷涂期间的超快加热，能够熔化但在达到熔点之前开始分解的其它材料(例如ITO)仍然可以被喷涂。然而，该工艺导致在热喷涂期间的严重原料分解、烟雾和粉尘。因此，喷涂的靶将具有低密度、低孔隙率(空隙或其它组分)等，这会在溅射期间带来麻烦。

作为比较，诸如二氧化钛和二氧化锆的材料可被提供在高密度的涂层中，接近理论密度(例如，对于二氧化钛TiOx为理论密度的＞95％,对于氧化锆ZrOx为理论密度的＞92％)。这些材料熔化而不会热分解并且是在远低于其沸点的温度下熔化。它们不会出现升华并且在常压下(其通常是喷涂期间存在的压力)显示出明确的熔点和沸点温度。

下表示出了一些热喷涂靶的密度相对于块体材料的密度以及喷涂材料达到的该块体密度(bulk dens i ty)的百分比。

表I.块体理论密度相对于测量密度，以及孔隙率。

显然，与例如氧化钛或氧化锆相比，ITO具有更低的相对密度和更高的孔隙率水平。铝掺杂的氧化锌显示出相对密度降低到接近85％的值。

密度低于理论密度的靶相对于本体键(bulk bond)具有相对更多的表面键，需要更低的能量来提供溅射效果，因此对于给定的能量密度，能够逐出更多的靶原子。对于给定的功率水平，这表现出较高的溅射速率。然而，低密度也增加了靶的孔隙率。在异常辉光放电期间孔隙可以充当缺陷位点，从而增加电弧事件的几率。另外，表面较粗糙并且电场分布可能较不均匀。此外，孔隙结构可能在溅射去除工艺期间破开并释放气窝、逐出材料或将不同组成的斑点带到表面(例如具有另一个二次电子发射系数)。低密度靶也更容易被粉尘污染。例如，在通过热喷涂制成的靶的情形中，大量的细粉尘可被捕集在飞溅接触物和/或孔隙之间。

对于具有较低密度和可能的捕集粉尘的这些材料中的一些，已经观察到在特定的溅射条件下，在表面上形成隔绝的岛状物或颗粒。例如，可以形成耐受性增加的结节。粉尘也可以在靶表面上形成并随着时间(小时或天)积累，并且最终可导致增加的电弧率，结果导致不稳定的溅射。

本发明提供一种高度致密的溅射靶，其至少一个尺寸为600mm或更大；例如800mm或更大，其包含挥发性材料，或者换句话说，该材料在接近熔化温度的温度下升华或分解，或者其熔化温度和沸腾温度之间的差异小于30％。所述靶的密度为理论密度的至少90％，优选至少95％。

为了获得高密度的大型靶，甚至从这些挥发性靶材料，通过热喷涂将靶材料(包括挥发性靶材料)施加到支撑或背衬结构，例如施加到至少600mm、例如至少800mm长的背衬结构(例如，具有这些尺寸的边或对角线，或者是具有该长度的管)。提供一种靶产品。然后使靶产品经受热等静压(HIP)，从而使靶产品上的材料致密化。压力范围可从10MPa到高于200MPa，温度为几百度，例如高于700K，例如高于1000K并延伸超过1300K，例如1600K。HIP通常在特殊的压力室中进行，并且它可以在具有适当尺寸的物体上进行。当在本发明的实施方案中提到“靶产品”时，是指在已进行HIP工艺之前的靶。靶产品可以是这样的喷涂靶，即通过热喷涂获得的靶，其可以在不需要进一步制备的情况下进行HIP工艺，或者它可以是在HIP工艺之前对表面进一步制备之后的喷涂靶。在HIP工艺之后，获得致密化的靶，也称作致密靶，或者简称为溅射靶。

在第一方面，本发明涉及一种用于溅射的溅射靶，其中靶材料连续地且无接缝地覆盖至少600mm的长度，例如800mm、1m、2m或更长，例如4m。在一些实施方案中，靶材料的长度覆盖背衬结构的大部分，例如超过50％，超过75％，超过80％，超过90％或全部。例如，可以从单个大片获得靶组装体。例如，溅射靶可以作为单独片的形式用于溅射，而没有较小的片段或拼贴件。这些溅射靶可用于溅射大基底如玻璃板等。有利地，靶材料是喷涂材料，在喷涂到背衬结构上之后，所述喷涂材料随后经受热等静压(HIP)。因此，溅射靶可以包括背衬结构，该背衬结构在其顶部具有用于溅射的喷涂且致密化的靶材料。靶材料的总靶材料密度是其理论密度的至少90％，例如至少95％或至少98％或至少99％。根据本发明的实施方案，靶材料质量的至少40％，例如靶材料质量的至少50％、至少60％、至少70％、至少75％、至少80％、至少90％包含所谓的靶挥发性材料。靶挥发性材料是在接近大气压的压力下(例如在700hPa和1300hPa之间)具有升华温度或熔化温度和绝对沸腾温度或分解温度的材料，其中绝对沸腾温度和/或分解温度低于所述熔化温度，或者比所述熔化温度高出不到30％。根据本发明实施方案的溅射靶的靶材料包括至少一种靶挥发性材料。

在一个实施方案中，在背衬结构和靶材料之间不提供结合层。喷涂和致密化本身在背衬结构和靶材料之间产生结合，具有来自粗糙度和机械锁定的互连结构，例如在喷涂和随后的HIP工艺期间通过扩散得以促进。

在替代性实施方案中，在提供(例如喷涂)靶材料之前，在背衬结构上提供非常薄的粘附或结合层，以便改善靶材料在背衬结构上的粘附。可以调整结合层的厚度、其机械性能和其热性能以缓冲背衬结构和沉积的靶材料之间的差异。特别地，可以选择该材料，使得其热膨胀系数(TEC)可在背衬结构的TEC和喷涂靶材料的TEC之间。因此，靶材料的粘附性及其完整性受收缩效应的影响较小。

任选的结合层或结合涂层可以包含具有至少500℃、例如900℃或更高、例如1000℃或更高的熔化温度的结合材料，可以在喷涂靶材料之前将所述结合材料提供在背衬结构上。可以通过喷涂提供所述结合材料。这是一种快速且容易的工艺，其在背衬结构和靶材料之间提供良好的互连。如果存在时，结合层或结合涂层的厚度可以是500微米或更小，例如300微米或更小，例如250微米或更小，或150微米或更小，例如约100微米。在一些实施方案中，该材料可以包括钛、镍、镍-铝合金、铜或它们的组合。

如在本发明的实施方案中那样提供非常薄的结合层明显不同于通过焊接或以其它方式将致密化靶材料的独立片附接到背衬结构的结合。在本发明的实施方案中，在背衬结构和靶材料之间将不存在熔化温度低于500℃的材料的焊料层。

如果存在，所述结合材料可在背衬结构和致密化材料之间形成层。在一些情形中，该材料可以在背衬结构的材料和/或溅射用材料之间扩散，从而形成组成梯度而不是边界清楚的层。

靶材料可优选是导电的，因此可以提供低于RF的频率的溅射。例如，它可以包括导电材料。例如，靶材料可以具有1000Ohm.cm或更小的电阻率，优选低于100Ohm.cm，更优选低于10Ohm.cm，甚至低于1Ohm.cm。本发明实施方案的一个优点是所述靶具有足够高的电导率，使得它可以与适合于提供光学涂层的低频AC溅射工艺或甚至DC溅射工艺一起使用。可以通过公开申请WO 2020099438A1的图8和图9以及相应段落中所示的任何方法来测量电阻率。

在本发明的实施方案中，背衬结构可以是平板或弯曲板，从而提供平面靶。在一些实施方案中，背衬结构可以是圆柱形。它可以包含导电材料(充分导电，从而不妨碍溅射)。例如，它可以包括廉价的不锈钢。它可以包含钛，钛具有良好的热稳定性和机械稳定性。它还可以包含铜。它可以包含具有与靶材料相似组成或相同组成的材料。例如，可将旧靶用作背衬结构，从而提供靶再填充(ref i l l)。本发明不受这些实例的限制。可以将靶材料直接提供在背衬结构上，而不需要粘合剂层，或者可以在已经施加结合层之后将其提供在背衬结构上，例如通过在背衬结构上热喷涂靶材料。

优选地以单片形式提供溅射靶，该单片可以容易地用于溅射，而不需要组装多个片。本发明不限于此，并且靶可以包含多于一个片。例如，图1示出了一个示例性实施方案，其中平面靶10具有四个片11、12、13、14，它们遵循跑道形状20。在现有的靶中，至少最长(X方向)的中心片通常由许多拼贴件形成。与此截然不同，在本发明的实施方案中，每个中心片11、12要求是一个单片。它们可以覆盖背衬结构长度的超过一半。

在一些实施方案中，靶是以单片形式制成的管状靶，所述管状靶的轴向长度为600mm或更长、例如800mm、甚至高达4m。例如，它可以是具有圆柱形状的管状靶。

尽管具有这样的长度并且尽管包括在喷涂之后具有孔隙的靶挥发性材料，但是本发明由喷涂材料提供了致密且大的靶。

在一些实施方案中，靶材料包括SnO₂、ZnO、In₂O₃、WO₃或其组合作为靶挥发性材料。特别地，该材料可包括ITO。应注意，SnO₂在1800℃-1900℃升华，而熔点为1630℃，因此升华发生在比熔化温度高9.5％至14.3％的温度下。在1974℃下，ZnO通过升华而分解，因此熔化温度和沸腾温度被认为是相同的(0％差异)。In₂O₃在2000℃以下分解，而熔点为1910℃，因此在比熔点温度高4.5％的温度下发生分解。WO₃显示出在1700℃的沸点温度，而熔点为1473℃，因此沸腾温度比熔化温度高出约13.3％，尽管一些来源表明氧化钨可在低于750℃升华，在200℃和1100℃之间，这低于熔化温度。氧化铟锡(取决于确切的组成)在约900℃开始分解，而熔化温度通常被认为更高，在约1526-1926℃。关于这些材料的上述阈值温度，在文献中可以发现一些相互矛盾的数据，除其它因素之外特别取决于氧分压和水分含量。

靶材料可包含占其质量至少40％的靶挥发性材料，例如至少50％，至少60％，至少70％，至少80％或至少90％。其余可以是其它材料，例如导电材料或其它陶瓷材料，例如铝、氧化铝、锆、硅等等。在一些实施方案中，100％的靶材料是靶挥发性材料。

在靶材料中的靶挥发性材料密度是所述材料的理论密度的至少90％，例如至少95％，至少98％或至少99％。靶中的靶挥发性材料的密度可以通过测量相比于理论密度的总靶材料密度来获得。可以通过假定HIP处理之后的靶材料的非挥发性部分是理论密度的100％来进行计算，即密度等于块体(非挥发性)材料的密度。通常，这对于诸如金属的许多材料是正确的。例如，如果靶的总密度是所有其包含组分的理论密度的至少90％，并且如果所要求级分是靶质量的至少40％，则密度对应于所要求级分的理论密度的至少80％，而假定剩余级分为100％。

作为补充或作为替代，可以通过对靶的截面进行金相分析来获得靶挥发性材料的级分的孔隙率，由此可以计算相应部分的密度。

在其它实施方案中，靶材料的密度是靶材料的理论密度的至少90％，例如至少95％，至少98％，或至少99％，包括靶挥发性材料和其中的任何其它材料。

HIP工艺降低了靶的孔隙率，例如基质中的捕集孔可能稀少。可以在喷涂之后和/或在热等静压之后，通过抛光、涂覆等去除表面上的开孔。当使用本发明的靶时，通过减少粗糙度和表面孔隙，减少了溅射期间的电弧。嵌入靶中的较少孔隙的存在使得即使在由于靶消耗而侵蚀之后，表面仍然可以是光滑和均匀的，从而使得在开始时以及在溅射过程期间的电场分布均匀。减少了孔隙中的粉尘存在和捕集气体，因此污染和粉尘积聚的问题较小。以较低的电弧率，可以长时间地提供稳定的溅射。

所述靶具有极高的纯度，其中99.9％的材料意图用于溅射，具有非常低的污染，因为在靶材料中可能不需要粘合剂，正如一些烧结方法的情形。

在本发明的第二方面中，提供了一种制造溅射靶的方法。该方法包括将靶材料热喷涂到背衬结构，其中至少部分材料是如前所述的靶挥发性材料。因此，获得靶产品，其通常具有比理论密度低的密度，典型地低于理论密度的98％，例如低于90％或甚至低于85％。虽然喷涂通常提供致密层，因此提供致密的靶，但是一组材料(先前称作“靶挥发性材料”)由于其高蒸气压很难实现高密度层。这些材料通常是陶瓷，例如前面提到的一些金属氧化物，例如锌、铟、锡或钨的氧化物。

然后如此获得的靶产品(例如喷涂的靶)将经受热等静压，从而获得压制或致密化的靶。

热等静压(HIP)工艺是一种用于降低金属和许多陶瓷材料的孔隙率并增加其密度的制造工艺。该工艺改善材料的机械性能和可加工性。HIP工艺使部件在高压密闭容器中经受高温和等静气体压力。图2示出了示例性容器200，在热喷涂之后其向管状靶产品201提供所需的温度和压力。最广泛使用的加压气体是氩气。优选惰性气体以减少材料与其周围环境的化学反应。加热该腔室，使容器内的压力增加。许多系统使用相关的气体泵送来实现所需的压力水平。压力从所有方向施加到材料(因此术语“等静压”)。

该工艺因从金属粉末的金属铸造而众所周知。在50.7MPa至310MPa之间施加惰性气体，通常为100MPa。工艺保温温度范围为482℃(Al铸件)至1320℃(Ni基超合金)。同时施加热和压力，通过塑性变形、蠕变和扩散结合的组合消除内部空隙和微孔结构，同时改善部件的抗疲劳性。主要应用是减少微收缩、固结粉末金属和金属包覆。该工艺也可用于陶瓷复合材料，这给出类似结果，尽管需调整压力和温度。

因此，HIP工艺可应用于本发明实施方案的靶产品以使其致密化。在一些实施方案中，HIP工艺使靶密度增加至少5％，例如至少10％或至少15％，例如至少20％。因此，压制的靶的密度将为理论密度的至少90％，例如至少95％或至少98％或至少99％或甚至更高。这种致密化的靶可直接用于溅射。然而，在替代性实施方案中，在将致密化靶用于溅射之前，可对所述致密化靶提供其它中间步骤和/或完成步骤。

例如，喷涂的靶在其表面上可以包含高水平的孔隙率。通过除去大部分或全部的开孔来使喷涂的靶表面平滑可以是获得靶产品的中间步骤。此外，在热等静压工艺之后，靶表面可以被修整(f inish)，例如通过再次对其进行平滑以去除剩余的开孔，或者去除任何不需要的表面材料。

图3示出根据本发明实施方案的制造溅射靶的示例步骤的流程图。

首先，提供背衬结构100。它可以是板、管或类似物。它甚至可以是需要再填充的用过的靶。在一些实施方案中，提供100背衬结构可包括提供单片背衬结构，以便提供至少600mm的靶片，例如至少800mm，例如1m，或2m，或4m或更大，例如800mm或更大的管，从而允许提供用于溅射大面积的单片大靶，例如玻璃板或类似物。

可以向背衬结构提供111薄的结合层，例如500μm或更小的结合层，例如300μm或更小的结合层。可以通过在背衬结构上喷涂高熔化温度材料来提供结合层，所述高熔化温度材料在500度或更高的温度下熔化。结合层的特性如下所述。

通过热喷涂将包括靶挥发性材料的靶材料施加101到背衬结构。喷涂的靶材料包括占其质量的至少40％的靶挥发性材料，例如至少50％，至少60％，例如至少70％，例如ZnO、In₂O₃、SnO₂、WO₃，或其混合物或化合物；例如SnO₂和In₂O₃；例如ITO通常包含至少80重量％的In₂O₃和小于20重量％的SnO₂；例如以90:10的组成比。其它混合物或化合物包括氧化锡和铟、锡氧化物和氧化铟，ITO和金属锡。在专利EP2294241B1的[0018]、[0019]、[0025]段中给出了一些例子。

热喷涂靶可以包括等离子体喷涂、火焰喷涂、高速氧燃料喷涂或任何其它合适的技术。

从喷涂的靶，可以获得靶产品102。例如，该靶产品可以是尺寸(例如长度)为600mm或更大的单片；例如先前所述的800mm或更大。在一些实施方案中，喷涂的靶本身可以是靶产品，然后可以使靶产品经受103热等静压(HIP)。例如，如果刚喷涂的材料的初始密度足够高和/或不包含开孔，则喷涂的靶可以被“原样”放置在HIP容器中。

在替代实施方案中，使喷涂的靶经受105进一步的制备步骤，例如主要是表面制备，从而获得由包含靶材料的单片制成的靶产品。例如，如果不能从喷涂的靶“原样”实现完全致密化(例如由于开孔的存在)，则可以进行该中间制备步骤。

例如，中间步骤可以包括通过研磨和/或抛光106所述靶来封闭表面开孔。抛光所述靶导致具有特征光泽的光滑表面，这表明粗糙度正在降低，并且开孔的密度也可降低。

作为补充或作为替代，中间步骤可以包括用适于封闭开孔的涂层涂覆107所述喷涂靶的表面，例如提供很少的材料层使得表面孔隙封闭。在本发明的实施方案中，孔隙被覆盖和封闭，而不是渗透。不太希望填充孔隙，因为一旦它们被填充，则热等静压处理就不能封闭它们，并且其密度和均匀性不易控制，因此可能受到负面影响。孔隙的渗透可导致靶材料在大的深度上被渗透材料污染，并且可能不是所需的情况。例如，可以使用厚度为1mm或更小的层，例如500μm或更小，例如300μm或甚至更薄，例如100μm。可以使用覆盖材料来进行该中间涂覆步骤。可将涂层均匀地提供在靶材料上方，因此涂层具有均匀的厚度。在一些实施方案中，可以通过喷涂108(例如热喷涂)进行涂覆。然而，本发明不限于热喷涂，并且可以通过冷喷涂、溅射、气相沉积以及与随后的HIP工艺相容的任何其它技术来进行进一步的涂覆。优选地，在HIP期间，涂层不引起脱气，从而有利地提供对容器200污染较少的安全HIP工艺(图2)。

在一些实施方案中，覆盖材料是不同于靶材料的材料。例如，覆盖材料可以是金属，例如具有高熔点的金属，例如比在HIP循环期间获得的最大温度高出至少20％，例如高出至少30％。示例性覆盖材料可以是不锈钢(其相对便宜)或钛(其在此后施加至靶的HIP条件下表现出良好的强度)或镍，或具有足够高熔点的金属合金。然而，本发明不限于金属。

在一些实施方案中，覆盖材料可以与靶材料相同。这具有以下优点：在HIP之后，不需要去除覆盖材料。例如，也可以通过喷涂(例如热喷涂)提供覆盖材料，但是在相对于有效喷涂(例如获得高沉积效率)优化致密化的不同条件下喷涂，从而提供孔隙率低于下方靶材料的封盖层。这具有不需要改变设置的优点，例如不需要将喷涂的靶从喷涂室中移除，只需要改变喷涂参数。本发明的优点还在于，由于两种材料是相同的，因此不存在膨胀系数不相容的问题，从而减少HIP工艺期间的裂纹或收缩问题。

在一个说明性实例中，可以用不同的喷涂条件来提供ITO。用于提供ITO靶的材料是昂贵的。通常，优化喷涂条件(等离子体、温度、进料速率)以使尽可能少的材料通过喷涂室的通气而浪费。然而，可以调节喷涂条件以改善密度，从而获得具有低孔隙率的表面，其代价是较高量的浪费材料。本发明允许在节省材料(导致次优的密度)的条件下提供大部分靶，最后步骤是在使密度最大化的条件下在表面上提供薄层(few layer)，例如至多半毫米、一或二毫米。材料以较高的速率浪费，但持续的时间非常有限。

因此，从喷涂的靶，通过制备105喷涂靶的表面可以获得靶产品。可以直接在靶产品上执行103所述HIP。

在一些实施方案中，靶产品可任选地包括在罐子中。然而，所述罐子需要紧密地匹配靶产品。相比之下，直接在表面上提供涂层，而罐子需要定制以适应表面形貌。罐子通常还需要焊接到喷涂的靶上并抽真空，从而减少污染。另外，它会带来收缩的问题。所使用的质量大于利用涂层的情形，因此它比薄涂层产生更多的收缩问题。在本发明的一些实施方案中，优选不使用罐子，并且直接在靶产品的表面上进行HIP工艺。

进行103HIP循环可以包括在良好控制的加热下使靶产品经受极高的压力，具有升温、稳态和冷却曲线(profi le)。压力可以是例如10MPa或更高，例如50MPa、100MPa或超过200MPa，或者其间的任何值。可以进行加热，例如高达600K，优选更热，例如高达1000K，或高达1400K或甚至更高，例如超过1800K，或者其间的任何值。压力和温度的具体值取决于所用的材料。典型地，温度需要高于对金属的温度。

引入HIP循环来致密化靶材料，以实现热喷涂靶和烧结靶的优点。因此，可以提供横跨靶具有恒定组成的单片靶，而不需要额外的结合(其可限制溅射期间的最大可实现功率)。由于可以作为单片形式提供靶，因而不需要在靶上存在间隙，所述间隙会引起缺陷和电弧。典型地出现在低密度靶上的伪影(Art ifact)被减少或避免。这些伪影包括例如结节或粉尘形成，其导致电弧和不稳定的过程，从而可能在沉积的溅射涂层中引起缺陷。

陶瓷溅射靶材料可被致密化到该材料(块体材料)理论密度的至少95％，例如理论密度的大于97％，或大于98％，甚至大于99％。

可以设计和调整HIP循环以便对致密化靶的一些方面进行优化，同时保持靶的完整性。致密化允许达到接近理论密度的密度。可以消除内部孔隙，这提供了平滑的侵蚀轮廓和更久的均匀溅射。机械性能也得到改善(改善的延展性和/或抗疲劳性或抗冲击性)。HIP工艺还改善了靶材料与背衬结构的结合，例如通过扩散至背衬结构的结合。HIP也可以有助于喷涂层的应力松弛。

通过该方法制造的靶在更宽的操作条件下提供了改善的性能。例如，这些靶允许以较高的功率水平进行溅射。

HIP工艺的设计和调整包括温度、压力、以及HIP循环期间的压力曲线和温度曲线(例如加热/再加热、冷却、加压等的速率)。

在一些实施方案中，致密化的靶可以容易地用于溅射。在替代性实施方案中，致密化靶的表面可任选地经受109进一步处理，从而在HIP工艺之后修整靶。

可通过如下方式去除由施加封盖层(其可能含有不希望元素)可能引起的任何污染：使靶经受109修整步骤，例如研磨和/或抛光110，然而可以使用其它步骤，例如化学处理等。此外，在执行HIP工艺之后，即使不直接在喷涂(和任选地抛光)的靶上使用封盖层，靶材料的顶部形态(最接近表面的材料)也可能偏离其块体性能。该部分可被有利地去除。例如，在没有封盖层的情况下进行HIP循环可以在顶部保持一些孔隙率(在材料中具有有限程度的开孔)，而较深的空隙是最初已封闭的孔并且被致密化。

例如，进一步的处理可以包括去除覆盖保护层。如果使用具有不同于靶材料的材料的涂层，则完成该过程可包括从靶上去除包括涂层材料的第一层。因此，可以获得至少一个尺寸为至少600mm、例如800mm的致密靶(例如，管状靶的轴向长度，矩形或正方形靶的边长或对角线)，例如与背衬结构一样大的单个靶，无缝且单片，或者在大型平面靶中至少具有极少的拼贴件，其中至少一片的尺寸是整个靶的背衬结构的一个尺寸的大于50％，例如与整个靶的背衬结构的一个尺寸一样大。密度也可以是90％或更高，例如95％或更高，即使使用靶挥发性材料作为靶材料，例如靶材料的超过40％或50％或60％或70％、例如超过80％或甚至至少90％是挥发性陶瓷材料。

本发明的方法可用于制造管状靶或平面靶。背衬结构可以是非平面的。例如，它可以是凹形的。例如，它可以是弯曲板。例如，它可以是具有用于积聚材料的凹槽的模具或块状物(block)，用于主要在大多数材料将被溅射去掉的区域上提供材料。

这种背衬结构的细节示于图4中。结构300可以是具有凹槽302的块状物301，例如具有正弦或高斯形状等的平滑凹槽。当块状物301在溅射工艺期间用作靶的背衬结构时，可以调整凹槽302的方向以便沿着跑道，因为在溅射装置中在磁体和块状物之间的相对位置确定了跑道的位置，并且它可以是预定的。喷涂背衬结构300的优点是可在结构300上选择性地提供材料。这意味着凹槽302可以接收比凹槽302侧面的区域多得多的喷涂材料。

图5示出了在凹形背衬结构上的热喷涂和HIP的两种示意性路线。顶部图501示出了图4的块状物301的截面。最左边的中间图502示出了包含靶挥发性材料的靶材料303，该靶材料已被热喷涂在块状物301上，从而形成喷涂的靶产品401。在图5所示的实施方案中，层的喷涂因设计是不均匀的。其被制造使得靶材料303的喷涂层的最大厚度接近或重合于凹槽的最深点。如本发明的第一方面中所解释的，由于所喷涂的材料包含大量的靶挥发性材料(例如60％或更多)，因此密度低于该材料的理论密度，具有高水平的孔隙率。此时，如果表面孔的数量少(或者在通过后处理如抛光来去除开孔之后)，则可使靶产品经受HIP。靶材料致密化，例如相对于理论密度而言变得高达20％更致密；从喷涂材料中去除孔隙，从而形成致密的靶材料304，体积减小并且轮廓305变平，如最左边的最低图503所示。因此，靶402主要在产生跑道的区域上(因此，在最高侵蚀的区域中)具有靶材料。这允许在随后的溅射工艺期间非常有效地利用靶材料。

在一些实施方案中，在对靶产品进行HIP工艺之前，可在喷涂材料303上提供任选的表面处理、涂覆或封盖层306，如图5的最右侧的顶部图504所示。覆盖材料的这种涂层可用于封闭材料中的任何开孔，例如通过在顶部提供材料，使得开孔变得封闭，因此不需要提供具有定制粘度和表面张力的材料来填充孔隙。如前面参考表面制备105(图3)(特别是涂层107)的方法步骤所解释的，该表面制备可以通过喷涂108进行，例如冷喷涂或热喷涂，或通过其它手段来进行；该涂层提供封盖层306，该封盖层306具有比喷涂靶的下方表面更低的孔隙率，并且具有均匀的厚度，例如1mm或更小的厚度，例如低至100微米。在一些实施方案中，其厚度大于0.5mm。覆盖材料可以是不同于靶材料(例如金属)的材料，或者它可以包含靶材料中的一些材料，或者它可以是相同的材料，但是以优化密度的方式提供。涂覆的喷涂靶产品403可以经受如上所述的HIP工艺，因此轮廓变平，从而提供致密的靶材料层304，其中靶材料主要提供在侵蚀区上，如最下最右边的图505所示。如果覆盖材料与靶材料相同，则在在HIP工艺之后获得的靶404可以被原样用于溅射。否则，可以如前面所解释的那样通过去除后HIP封盖层316来执行修整步骤，从而获得没有覆盖材料的靶402。在管状靶的情形中，修整步骤可以包括例如通过研磨等为管状靶提供圆柱形状。在一些实施方案中，根据计划将靶用于其上的磁控管的性能，所述靶可以是狗骨形管状靶。

在替代实施方案中，背衬结构可以是凸面的，例如管状靶，本发明不限于圆柱形状。任选地，如同平面靶的情形，在更多侵蚀发生的相对末端处，凸形靶的形状可以更薄。正如前述，可以调节喷涂，从而在侵蚀较大的区域上提供较大量的材料。

图6示出了具有管状形状的喷涂靶产品600的纵向截面，其包括中空管状背衬结构601和覆盖所述背衬结构601的靶材料的喷涂层602。在该附图和后面的附图中，本体的中心轴由虚线表示。中空管状背衬结构可以是模制的、挤压的、轧制的，并且可以优选是直的。在本发明的一些实施方案中，模制的背衬结构601在末部处较薄，在所述末端上方已喷涂了较高量的材料602。图6的喷涂靶产品600示出了致密覆盖材料的任选封盖层603，用以从靶产品表面减少或去除孔隙结构，这类似于平面靶的涂层306。

喷涂后得到的靶产品600可以如上所述进行HIP处理。所得靶将是管状靶，基本上是圆柱形，因为密度随着体积减小而增加，特别是在模具呈现出模制凹槽的端部处。可以施加特定的修整步骤，如果需要的话，例如在HIP之后可以去除封盖层603，如前所述。可以在管状背衬结构600的内部进行另一修整步骤，以提供所需的内径性能。

图7示出了替代性实施方案的截面，其中喷涂的靶产品700包含设置在需要再填充的侵蚀靶701上的喷涂材料702。该侵蚀靶包括载体710和覆盖载体710的侵蚀材料711，所述载体710是空心管。与模制背衬结构601的情形一样，在该情形中端部变薄，这是由于在溅射期间因跑道的形状从而在靶端部处的较强侵蚀。喷涂的材料主要被提供在侵蚀的凹槽上方，但是也可以在材料的其余部分上方喷涂较薄的层。优选地，喷涂的靶材料702是与背衬结构中的覆盖载体710的材料711相同的材料。如前所述，可提供任选的封盖层703以便在HIP工艺之前封闭表面上的开孔。

在HIP工艺之后得到的靶800示于图8中。喷涂的靶材料702被致密化，体积减小并且轮廓变平，从而在背衬结构701周围提供高度致密的材料802。表面变得规则，具有恒定半径或几乎恒定半径的圆柱形轮廓。如前所述，在HIP之后，可以任选地去除封盖层803。

在一些实施方案中，如图6所示，提供背衬结构包括提供金属结构，例如金属载体。例如，它可以是廉价的结构，例如不锈钢。它可以是包含以下材料的结构：该材料具有抵抗HIP条件的强度。例如，它可以包含钛。在一些实施方案中，背衬结构包含具有相容热膨胀系数的材料。

可应用该方法以获得具有常规载体的管状靶900。例如，如图9所示，背衬结构901可以是管状结构，例如具有圆柱形状的载体，并且通过热喷涂和随后的HIP工艺在背衬结构901的表面上方均匀地提供靶材料902。也可以提供任选的封盖层903。

在一些实施方案中，提供背衬结构包括提供结合层，用于更好且更可控地将(挥发性)靶材料粘附到载体上，诸如背衬管。此外，可选择结合层以使其足够厚并且具有缓冲背衬结构和沉积靶材料之间的差异的机械性能和热性能。例如，结合层可以具有在背衬结构的TEC和喷涂的靶材料的TEC之间的TEC。这对于在进行HIP循环之后保持良好粘附可能是特别重要的。

在提供用于溅射的靶材料之前，例如在喷涂和致密化靶材料之前，可通过喷涂在背衬结构上提供任选的结合层。提供结合层可包括以可喷涂形式提供具有高熔化温度的材料，并将其喷涂在背衬结构上。可以提供薄的结合层，例如具有如下厚度的层：500微米或更小，例如300微米或更小，例如250微米或更小，或150微米或更小，例如约100微米。例如，该材料可具有至少500℃，例如至少900℃，例如至少1000℃的熔化温度。在一些实施方案中，该材料可以包括钛、镍、镍-铝合金、铜或它们的组合。

高熔化温度确保至少在随后喷涂材料以形成喷涂产品的过程中发生结合。在一些情形中，在最终产品中，在HIP工艺之后，由于结合材料的相对高的熔化温度，结合材料将作为背衬结构和致密化材料之间的层存在。在替代情形中，该材料可以在背衬结构的材料和/或溅射用材料之间扩散，形成组成梯度而不是层，从而进一步改善溅射用材料和背衬结构之间的结合。

然而，本发明的方法不限于使用结合层，并且在HIP之前可以将靶材料直接喷涂在裸背衬结构材料上以提供喷涂产品。

在一些实施方案中，结合层的材料可以包括与靶材料相同的材料或由其组成。例如，图6的实例中的靶材料可以与用于提供模制背衬结构的材料相同。在一些实施方案中，制造靶的方法包括再填充用过的靶，如参考图7和图8所示。图4和图5中所示的背衬结构300也可以包含用过的靶，例如包含载体和剩余的未侵蚀材料，其中凹槽实际上是在靶的先前溅射期间由等离子体跑道产生的侵蚀凹槽。

因此，本发明的靶制造方法可以用高度致密的靶材料来恢复大型靶，所述靶材料具有接近理论密度的密度，其中所述靶材料包括挥发性陶瓷材料。该方法也可用于再填充通过烧结初始制备的靶，例如在背衬结构包括较小拼贴件的情况下。

应注意，根据本发明第二方面的方法的实施方案，可以提供本发明第一方面的溅射靶。因此，本发明的溅射靶可以是喷涂且热等静压的溅射靶，而不是烧结靶。

Claims (16)

1.一种溅射靶(11、12、201、404、402、800)，其包含长度为至少600mm的至少一个单片，例如800mm或更大，所述溅射靶包含背衬结构，该背衬结构设置有用于溅射的靶材料(304、802)，其中该靶材料(304、802)的至少40质量％包含靶挥发性材料，例如该靶材料的至少50质量％包含靶挥发性材料，其中所述靶挥发性材料在700hPa至1300hPa的压力下显示：

-升华温度，或

-熔化温度和绝对沸腾或分解温度，

所述靶挥发性材料的绝对沸腾和/或分解温度比其熔化温度高出不到30％，或低于其熔化温度，所述靶材料的总体靶材料密度是其理论密度的至少95％、或至少98％、或至少99％，其中所述溅射靶包含介于所述背衬结构和所述靶材料之间的厚度为0μm至500μm的结合层。

2.根据前一权利要求所述的溅射靶，其中所述靶材料的至少60质量％，例如所述靶物质的至少70质量％或至少80质量％或甚至至少90质量％包含靶挥发性材料。

3.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶，其中用于溅射的靶挥发性材料是陶瓷材料。

4.根据前一权利要求所述的溅射靶，其中用于溅射的靶挥发性材料是金属氧化物，例如氧化铟锡、ZnO、或SnO₂、或In₂O₃、或WO₃或其它金属氧化物。

5.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶，其中所述靶材料具有低于1000Ohm.cm的电阻率。

6.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶，其中所述背衬结构的热膨胀系数与所述靶材料的热膨胀系数相似，和/或其中所述背衬结构由钢制成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶(800)，其中所述溅射靶是圆柱形靶。

8.根据前一权利要求所述的溅射靶，其中所述背衬结构具有管状形状。

9.一种提供溅射用靶的方法，该方法包括提供(100)背衬结构，任选地向所述背衬结构上提供(111)厚度为500μm或更小的结合层，在具有任选提供的结合层的背衬结构上方热喷涂(101)靶材料，其中至少部分靶材料升华或所述材料的绝对沸腾温度或分解温度比其熔化温度高出不到30％，或甚至低于其熔化温度，从而获得(102)靶产品，和随后对靶产品进行热等静压(103)工艺，从而将靶产品的密度增加到其理论密度的至少95％，或至少98％、或至少99％。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括在执行热等静压之前在所述靶材料的表面上的制备步骤(105)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述制备步骤包括抛光、研磨或去除(106)表面材料，从而提供较低的表面孔隙率。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，还包括用材料涂覆(107)所述喷涂靶，从而提供具有高密度的外层。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，还包括在执行所述热等静压工艺之后去除(110)所提供的靶的外层。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中提供(100)背衬结构包括提供长度为至少600mm的背衬结构，例如800mm或更大。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法用于提供根据权利要求1至8中任一项的溅射靶的用途。

16.通过权利要求9至14中任一项所述的方法获得的溅射靶。

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