TW593709B - Recessed sputter target - Google Patents

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593709 A7 B7_ 五、發明説明（） 發明部份 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關凹入之濺散目標部份，且特別係有關製 造凹入之濺射目標之方法。 發明背景 在濺射目標製造部份中，各種裝置聯結目標材料於背 板上。目標製造者歷來焊接目標於背板上。當擺射溫度增 加及目標體積增加時，由於以下缺點，焊接未能提供所需 之聯結：1)低熔化溫度限制室操作溫度；2)焊料之高 蒸氣壓力引進雜質於室中；及3 )低聯結強度，尤其是在 高溫度上導致有時聯結失敗。由於脫落之目標不獨會破壞 晶圓，且會破壞其支持靜電卡盤，最要緊爲避免聯結失敗 。事實上，聯結完善性對濺射目標製造者甚重要，故Hunt 等在美專利6， 092， 427號發展一種特殊方法，用 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以製備及測試聯結介面鑑定樣品。此方法鑑定濺射目標及 背板間之聯結強度。通過在一端處所構製之一第一孔移出 材料樣品，並構製一螺紋孔，以剖分第一孔爲二孔。旋進 二孔，並拉開二螺紋孔，以量度聯結強度。 鑒於以上問題，商業目標製造者提出若干解決，以達 成固體聯結。例如，H.Zhang在美專利6，071，389 號發表使用鈦中間層，以擴散聯結鈷目標於鋁或銅背板。 該方法由電鍍，濺射，無電塗鍍，或電漿噴灑沉積鈦中間 層。所沉積之鈦聯結鈷及背板材料。此方法亦依賴機製凹 槽於目標及背板中，以進一步加強聯結。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593709 A7 B7_ 五、發明説明（i

Hunt等在美專利5，836，506及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6，〇 7 3，8 3 0號發表一種方法，用以粗糙化圓柱形 目標之背及側表面，並擴散聯結目標之背及側表面於背板 。此方法形成固態聯結，並證明最有效固定目標於背板上 。不幸，由於目標自中心優先濺射，在濺散期間中，圓柱 形目標之產出或使用率遠低於1 0 0 %。由優先中心區濺 散所引起之此低產出使目標利用有改進之機會。 發明槪要 該方法製造濺射目標組件。此先包括製造一目標插入 件之步驟。目標插入件具有一屈服強度，一直徑，一高度 ，一平面頂表面，及一錐形後表面。然後製造一背板。背 板具有一圓筒形凹槽相當於目標插入件之直徑。圓筒形凹 槽具有一深度小於目標插入件之高度，及一屈服強度低於 目標插入件之屈服強度。最後，壓入目標插入件於背板之 圓筒形凹槽中，以聯結目標插入件於背板，形成目標組件 。壓入之目標組件包含具有錐形後表面之目標插入件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該濺射目標組件包含一圓柱形背板。圓柱形背板具有 一平面形前表面，及一凹槽在前表面內。一目標插入件聯 結於背板上，在背板之凹槽內。目標插入件具有一平面形 前表面及一後表面。後表面具有其表面積之至少約5 0% 爲圓錐形或錐形。後表面聯結於背板，以固定目標插入件 於背板上，並形成目標組件。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 593709 A7 B7 五、發明説明（3 附圖說明 圖1爲槪要圖，顯示用以壓入錐形目標插入件於背板 上之方法。 圖2爲標準圓形目標組件之槪要斷面圖。 圖3 A爲一圓形截頭錐目標埋置於圓形背板中之槪要 頂視圖。 圖3 B爲沿線1 一 1上所取之圖3 A之目標之槪要斷 面圖。 圖4爲埋置於圓形背板中之圓錐形目標之槪要斷面圖 °主要元件對照表1 〇目標插入件1 2後表面1 2錐形插 入件2 0背板2 2凹槽3 0目標/背板組件4 0目標組件 4 2圓形目標5 6錐形介面6 6錐形聯結介面 主要元件對照表 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 〇 標 插 入 件 1 2 後 表 面 1 2 錐 形 插 入件 2 0 背 板 2 2 凹 槽 3 0 巨 標 / 背 板 組件 4 0 巨 標 組 件 4 2 圓 形 巨 標 5 6 錐 形 介 面 6 6 錐 形 聯 結 介 面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 593709 A7 _B7 五、發明説明（4 較宜實施例之說明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提供一種方法，用以製造具有固態聯結之濺射 目標組件。參考圖1，該方法依賴一目標插入件1 〇，具 有圓錐形後表面1 2，及一背板2 0，具有部份匹配之圓 筒形凹槽2 2。壓入目標插入件1 0於圓筒形凹槽2 2中 使背板2 0變形，並形成目標/背板組件2 0。在此步驟 之期間中，截頭錐形表面1 2維持其形狀，且形成聯結。 此聯結確保目標插入件之錐形或截頭錐形背面1 2固定於 背板2 0。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 製造錐形或角形表面1 2之方法可包括，但不限於機 製，鍛造，壓製，鑄造，熱均衡壓製（Η I P )粉料，及 旋製。該方法宜包含直接壓製目標插入件成錐形或部份錐 形，以省除由機製所遭遇之材料損失。最宜之方法視目標 材料而定。許多目標材料適用於熱壓或甚至冷壓目標成形 。此避免機製步驟，並增加產出。高產出對高成本之目標 材料，諸如高純度之鎢及钽甚重要。對此等材料，直接壓 製目標組件成其插入件形狀爲生產目標之最有利路徑。對 此等材料，此較之機製錐形目標插入件至與錐形背板相當 之表面，明顯節省成本及時間。 而且，高純度粉料，諸如鎢粉料之使用使製造者可直 接壓製粉料爲近乎最後形狀之目標插入件。 在壓製期間中，維持目標插入件及背板於2 0 0 °c以 上之溫度中至少一小時有利於提高聯結。最宜在至少 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593709 Α7 Β7 五、發明説明（3 4 0 0 t：上進行壓製，以進一步提高目標插入件之後表面 與背板間之聯結。 背板2 0包含一圓筒形凹槽2 2，由機器加工該背板 製成。延性金屬或合金，諸如鋁，銅，鋁基礎之合金，或 銅基礎之合金最宜製造背板。鋁基礎之合金，諸如合金 6 0 6 1提供所需之延性。而且，在壓製期間中，背板應 具有一屈服強度低於目標材料之屈服強度。或且，背板凹 槽22可包含方，錐，或圓形角。凹槽22具有一體積約 等於錐形插入件1 2之體積。此提供充分之聯結，而不引 起背板之過度變形。凹槽2 2宜具有體積至少爲錐形插入 件1 2之積體之9 0%。俾在壓入錐形插入件1 2於凹槽 2 2之期間中，防止過度變形。同樣，凹槽2 2宜具有體 積爲錐形插入件1 2之約1 2 0 %以下，俾可良好壓製， 並防止浪費背板材料。凹槽2 2最宜具有體積約等於錐形 目標之體積，以限制應力，並使聯結最大。 壓入錐形目標插入件於凹槽中製成目標組件。在壓入 後，目標材料保持其原截頭錐形狀。此步驟依賴熱壓製， 諸如真空熱壓製或Η I Ρ處理，以製成最後組件。當組件 在壓力下加熱時，背板材料到達塑性變形之狀態，此方便 形成強固態聯結。高溫壓製加強目標材料與背板之反應。 在一些系統，即一鈦目標及一鋁背板，二材料宜擴散及反 應一起，以形成有助於聯結強度之反應產物。 在壓製後，目標組件準備完工操作，諸如最後目標機 器加工，拋光，淸潔，及機製螺安裝孔於背板上。如顯示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 593709 A7 B7

五、發明説明（S 於圖2至4，最後機器處理普通移去目標插入件之側壁鄰 近之背板。濺射室規格決定自頂表面移去背板之量。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2顯示一標準目標組件4 0，由一圓形目標4 2聯 結於圓形背板4 4上構成。參考圖3 A及3 B，目標組件 5 0宜包含目標插入件5 2沿截頭介面5 4及錐形介面 5 6上聯結於背板5 8。截頭介面具有直徑D，及錐形介 面形成長度L之一環。長度L延伸平行於錐形介面5 6。 錐形介面5 6由目標插入件及背板間之聯結表面積之至少 約5 0 %構成。此最宜由目標插入件之總聯結表面積之至 少約6 0 %構成。目標使用率高至約1 5 %，及至少減少 2 0 %之材料，以減少製造成本，並達成與標準目標組件 相同之利用率及設定。 圖4顯示目標組件6 0之可選擇之圓錐構形。在此設 計中，圓形目標插入件6 2沿圓錐形聯結表面6 6上聯結 於圓形背板。圖4代表一圓形目標，且有頂視圖（未顯示 )等於圖3 A。（圖4及圖3之頂視圖間之僅有不同爲此 顯示項目6 0，6 2，及6 4 )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之聯結介面並不適合使用匹配之機製槽，因爲 機製槽會干擾背板之塑性變形。然而，表面處理步驟宜粗 糙化目標插入件之側及錐形表面及圓筒形凹槽，使欲聯，結 之表面形成不均勻之表面形狀。可接受之表面粗糙化技術 包括，但不限於微粒吹擊，珠擊，及蝕刻。微粒吹擊中戶斤 用之微粒可選自包含，但不限於砂礫，砂，玻璃珠，及胃 珠之群。在壓製期間中當組成件加熱時，此處理導致精微 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7〇Ί ---^ 593709 Α7 Β7 五、發明説明（i 中斷有關之聯結表面。該處理最宜使用吹砂來粗糙化目標 插入件，以促進所需之固態聯結之形成。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 實例

具有大小爲13. 572 ” （34 .5cm)直徑X •750” （1.9cm)厚度之一商業上99.99% 純鈦碟具有3 ^角構製於後聯結表面上。該碟之後聯結表面 製成圓錐形狀。鈦碟置於6 0 6 1 - T 6鋁碟中機製之一 圓筒形凹槽中。凹槽含有容積等於鈦目標插入件之體積。 在15ksi (103MPa)上在溫度510°C中 Η I P處理2小時，聯結插入件於背板上。鋁碟在Η I P 週期之期間中變爲塑性，並變形至錐形鈦目標之3 G角之形 狀。在Η I P處理期間中所發生之塑性變形確保確實之固 態聯結。由超音波測試，拉力測試，及金相顯微方法鑑定 此聯結，證實聯結完整及強固。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 後Η I Ρ超音波測試分析顯示背板及目標間1 〇 〇 % 聯結。而且，超音波測試顯示在目標之邊緣處區域中有小 空虛點。 金相顯微分析顯示一致之聯結介面，具有由凹入背板 之方角所造成之一小空虛點不完全擠出或變形。此空虛點 之位置及大小對目標之性能無影響。而且，底及側壁聯結 等於由擴散聯結技術所達成之完整固態聯結，而且，其後 之測試顯示位於凹槽之側壁處之一內圓角消除任何空虛點 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593709 A7 ________B7_ 五、發明説明（έ 依二螺紋孔樣品方法之二拉力測試確認優良聯結。切 過聯結介面之二樣品具有鋁破裂。第一樣品在1，920 磅（132· 2MPa)破裂。第二樣品在1，830磅 (12 _ 6MPa)破裂。 雖提供鈦目標之一例，但注意此方法使用於任何合金 或適用作濺射目標之任何成份，諸如鋁，鈦，銅，鉻，鈷 ，鎳，及鉅上同樣有效。而且，此方法使用相似或不相似 合金之目標材料及背板。例如，可置鋁合金目標於鋁背板 中或銅背板中。 錐形目標設計使用易於製造之方法製造對應背板之凹 槽，並容易適應各種製造方法。該方法亦消除需要特殊廣 泛花費機製背板毛胚，並減少製造所需時間。而且，可製 造在邊緣處具有較小厚度（普通2 0 - 3 5 % )之濺射目 標。由於此目標組件自其中心優先濺射，故此目標無需改 變標準操作條件。或且，與普通圓筒形目標插入件相較， 該設計增加目標材料之厚度，而不修改濺射系統之標準濺 射程序。而且，此由減少所需之目標材料量而增加濺射工 具之生產率，從而降低成本，最後，該方法亦方便製造強 力真空可相容聯結。此等聯結可具有較之實際背板本身更 大之強度。最後，該方法減少新設計及產品所需之設計及 製造時間。 本發明可有許多可能之實施例及濺射目標構形，而不 脫離其範圍，故此，應明暸此處所有所述應解釋爲例解， 而非限制意義。

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Claims (1)

1. 593709 A8 B8 C8 D8 「、申請專利範圍 附件2··第91111339j虎申請案 中文申請本 卜93哞抄 ;-.v:---------- 1 · 一種製造濺射目標組件之方法，包括以下步驟·· a )製造一目標插入件，該目標插入件具有一屈服強 度，一直徑，一咼度，一平面頂表面，及一錐形後表面； b )製造一背板，此背板具有一圓筒形凹槽相當於目 標插入件之直徑，圓筒形凹槽具有一深度小於目標插入件 之高度，及一屈服強度低於目標插入件之屈服強度；及 c )壓入目標插入件於背板之圓筒形凹槽中，以聯結 目標插入件於背板，形成目標組件，目標組件包含具有錐 形後表面之目標插入件。 2 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，錐形 後表面之至少5 0 %聯結於背板。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，包含額外步 驟··維持目標插入件及背板之溫度於2 〇 〇 °C以上至少一 小時，以加強目標插入件之錐形後表面及背板間之聯結。 4 · 一種製造濺射目標組件之方法，包括以下步驟： a )壓製一目標插入件成近乎最後形狀，該目標插入 件具有一屈服強度，一直徑，一高度，一平面頂表面.，及 一截頭錐形後表面； b )製造一背板，背板具有一圓筒形凹槽相當於目標 插入件之直徑，圓筒形凹槽具有一深度小於目標插入件之 局度，及一屈服強度低於目標插入件之屈服強度；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} .裝· 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593709 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 c )熱壓入目標插入件於背板之圓筒形凹槽中，以聯 結目標插入件於背板之圓筒形凹槽，形成目標組件，目檩 組件包含具有截頭錐形後表面之目標插入件。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，_筒 形凹槽具有一容積，及目標插入件具有一體積；及圓筒形 凹槽具有容積在目標插入件之體積之9 〇及丨2 〇%之間 〇 6 ·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，，圓 筒形凹槽具有一容積，及目標插入件具有一體積；及圓筒 形凹槽具有容積約等於目標插入件之體積。 7 . —種濺射目標組件，包含： 一圓柱形背板，圓柱形背板具有一平面形前表面，及 一凹槽在前表面內；及 一目標插入件，聯結於背板上，在背板之凹槽內，目 標插入件具有一平面形前表面及一後表面，後表面具有其 表面積之至少約5 0 %爲圓錐形，及後表面聯結於背板， 以固定目標插入件於背板上，並形成目標組件。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之濺射目標組件，其 中，凹槽具有一形狀符合目標插入件之形狀。 9 ·如申請專利範圍第7項所述之濺射目標組件，其 中，目標插入件及背板間之反應產物聯結目標插入件於背 板。. 1 〇 ·如申請專利範圍第7項所述之濺射目標組件， 其中，錐形介面聯結目標插入件於背板。 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -Z _