TWI427173B

TWI427173B - 再生濺鍍靶材及其製作方法

Info

Publication number: TWI427173B
Application number: TW100113087A
Authority: TW
Inventors: Bo Chen Wu; Sheng Fen Wang; Chung Hsien Tsai; Ping Ting Liu
Original assignee: Solar Applied Mat Tech Corp
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-02-21
Also published as: TW201241210A

Description

再生濺鍍靶材及其製作方法

本發明是一種再生濺鍍靶材及其製作方法，尤指一種可令原有濺鍍靶材予以再生處理而能重複再利用之再生濺鍍靶材及其製作方法。

半導體、光電、或儲存媒體等產業的薄膜沉積技術中，廣泛使用物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition,PVD)中的濺鍍法，該濺鍍法主要是利用高能粒子(如電漿......等)轟擊濺鍍靶材表面，使得濺鍍靶材表面的原子或原子團獲得能量並逸出表面，然後在基材的表面沉積形成與濺鍍靶材成分相同的薄膜。

所述的濺鍍靶材為濺鍍過程中最常使用的材料形式，然而，一般平板形狀的濺鍍靶材之使用率通常僅有25~40%；使用過的回靶材(spent target)通常會被丟棄，以致有材料浪費之問題。其中，若使用過的回靶材(spent target)中含有大量具回收價值的成分(如：釕(Ru)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、金(Au)、銠(RH)、銥(Ir)、鋨(Os)、銦(In))，則會對回靶材進行回收處理，將回靶材中高價值成分予以精煉而製成高純度的原料，再將原料重新導入生產線中進行全新濺鍍靶材的製作。

關於前述回靶材的回收及精煉過程中，因該過程相當繁瑣，不僅使全新濺鍍靶材製作成本提高，也造成整個製程時間增加，因此，所屬技術領域中，有相當多的研究著重於再生靶材的製作技術，以期提升再生靶材的生產效率。

目前已知再生濺鍍靶材之現有技術概有以下數類：其一，再生濺鍍靶材之現有技術是著重於粉末充填後之燒結製程技術，其中是在回靶材的濺鍍面上填充粉末後，利用真空熱壓(如：JP 63-093859所揭示者)，HIP熱均壓(如：US 7175802所揭示之「Refurbishing spent sputtering targets」)、雷射或電子束重熔(如：US 20020112955所揭示之「Rejuvenation of refractory metal products」)等燒結技術手段，用以加強填入濺鍍面上的粉末間的結合力並消除孔隙。

其二，再生濺鍍靶材之現有技術則是著重於不使用到靶材舊材之技術，其中如美國專利案第US 7175802號所揭示者係揭示利用回靶材作為再生濺鍍靶材的基底材(support material)，再於回靶材濺鍍面填充與基底材相同或不相同的濺鍍用原料粉末，經高溫或高壓形成新生濺鍍材，並以新生濺鍍材作為濺鍍的部位。又如日本專利申請案第JP 24-035919號揭示者，則係將回靶材之濺鍍蝕面予以機械加工切削(cutting)為平坦面後，再與可以進行濺鍍的濺鍍靶材進行擴散接合而形成一再生濺鍍靶材。

由前述先前技術所運用之技術手段中可知，皆係在回靶材上充填新料而製成新靶材，並以新填入的材料作為濺鍍部位，因此，其中之新靶材仍需相同或相似的製作手段，才能使新填入的材料具備與所結合的回靶材相同的材料性質。

惟因使用過的舊有回靶材重複經過高溫或高壓的製作過程，該第一次回靶材因經過多次的燒結、熱均壓等步驟，回靶材材料本身的物性勢必受到影響，甚至而有材料性質發生變異之虞，對薄膜沉積的品質具有相當程度的影響，因此，為了確保薄膜沉積的品質，使用者更加深捨棄回靶材不用而選用全新材料製成的新鮮靶材的迷思，並使剩餘60%~75%的回靶材無法充分再利用。

本發明之主要目的在於提供一種再生濺鍍靶材及其製作方法，希藉此設計，解決現有再生濺鍍靶材中對於回收回靶材仍無法充分利用其剩餘可用之材料問題。

為達成前揭目的，本發明所提出之再生濺鍍靶材係包含：一回靶材靶胚，其包含有一原濺鍍面與一原非濺鍍面分位於兩側；以及一填補層，是成形於該回靶材靶胚的原濺鍍面上結合一體，並以回靶材靶胚的原非濺鍍面作為再生濺鍍靶材的濺鍍面。

本發明另一提出的再生濺鍍靶材的製作方法係包含：提供一回靶材靶胚，所述回靶材靶胚包含有一原濺鍍面以及一原非濺鍍面；於所述回靶材靶胚的原濺鍍面上填入材料形成一填補層，而成形一再生靶胚；以及對再生靶胚的填補層加工，使加工後的再生靶胚厚度達到預定規格尺寸而為再生濺鍍靶材，以回靶材靶胚的原非濺鍍面為再生濺鍍靶材的新濺鍍面。

本發明藉此再生濺鍍靶材及其製作方法設計，使回收後的回靶材可以回收再利用作為靶胚，並藉由填補層成形於回靶材靶胚的原濺鍍面上而製成再生濺鍍靶材，並以回靶材靶胚的原非濺鍍面作為新的濺鍍面，如此，使再生濺鍍靶材應用於濺鍍過程中，即可充分再利用回靶材剩餘的部分，提高回靶材材料的使用率。

再者，本發明係令第一次回收的回靶材作為靶胚，並於利用回靶材靶胚原材料作為再生濺鍍靶材於濺鍍過程之濺鍍部，避免回靶材重複經過高溫或高壓的處理步驟，其製作過程單純而無繁瑣的步驟，並可降低回靶材材料本身的物性因加工處理步驟而發生變異之情事，確保再生濺鍍靶材應用於薄膜沉積的品質，解除使用者使用再生濺鍍靶材的疑慮。

如圖1所示，是揭示本發明再生濺鍍靶材之一較佳實施例，所述再生濺鍍靶材是包含一回靶材靶胚1以及一填補層2，其中：所述回靶材靶胚1是指全新材料使用過的回靶材予以回收再利用者，該回靶材靶胚1是以經過挑選者為佳，如：回靶材厚度最小值必須大於新靶材預計被蝕刻深度的最大值，所述回靶材靶胚1包含有一原濺鍍面10以及一原非濺鍍面11，原濺鍍面10與原非濺鍍面11位於回靶材靶胚1相對兩側的表面。

所述填補層2是成形於該回靶材靶胚1的原濺鍍面10上，以構成該再生濺鍍靶材，並以回靶材靶胚1的原非濺鍍面11作為再生濺鍍靶材的新濺鍍面。所述填補層2可與回靶材靶胚1為相同的材料，或者，所述填補層2與回靶材靶胚1亦可為不相同的材料，且該填補層2的熱傳導係數大於或等於回靶材靶胚1材料之熱傳導係數，填補層2與回靶材靶胚1之間的接面為一材料不連續面，所述材料不連續面可以為不同材料組成的差異所產生，亦可為材料組成相同但微結構特性上的差異所產生，所述微結構特性可為化合物相的組成、晶粒大小或孔隙率或上述之組合等。

如圖2所示，為實現所述再生濺鍍靶材構造，本發明提出的再生濺鍍靶材製作方法係包含以下步驟：提供一回靶材靶胚1，所述回靶材靶胚1是全新材料製成，經使用過後且挑選回收再使用者，其中所挑選的回靶材靶胚1是以回靶材厚度最小值大於預定再生後的濺鍍靶材蝕刻深度的最大值為佳，所述回靶材靶胚1包含有一原濺鍍面10以及一原非濺鍍面11；於所述回靶材靶胚1的原濺鍍面10上填入材料形成一填補層2而成形一再生靶胚，將材料填在回靶材靶胚1的原濺鍍面10時，可利用熱噴塗或冷噴塗手段來進行，所述熱噴塗手段可為電漿熔射、電弧熔射或火焰熔射等，回靶材靶胚1的原濺鍍面10上填入材料時，須控制其加熱溫度必須小於回靶材材料的燒結溫度；對再生靶胚加工至預定規格尺寸，其中係對填補層2加工，使加工後的再生靶胚厚度達到預定規格尺寸而為再生濺鍍靶材，並以再生濺鍍靶材的回靶材靶胚1的原非濺鍍面11作為新濺鍍面。

前述再生靶胚成形步驟之後，尚可進一步包含一表面處理步驟，係對回靶材靶胚施以清洗或加工手段移除表面的污染物。

本發明之再生濺鍍靶材製作方法中，為回靶材靶胚填入材料的步驟易於進行，可令回靶材靶胚1仍銲合於一背板上，藉由背板支撐進行填入材料的步驟，於填入材料步驟之後，再進行回靶材靶材與背板之解銲步驟。

經由以上說明可知，本發明所設計的再生濺鍍靶材及其製作方法，可將全新材料製成濺鍍靶材於使用後加以回收，並以回收的回靶材作為靶胚，經由填入材料於回靶材的靶材的原濺鍍面上形成填補層而製成再生濺鍍靶材，並以回靶材靶胚的原非濺鍍面作為新的濺鍍面，如此，使再生濺鍍靶材應用於濺鍍過程中，即可充分再利用回靶材剩餘的部分；另一方面藉由利用第一次回收的回靶材作為靶胚，經過一次填入材料，並於利用回靶材靶胚原材料作為再生濺鍍靶材於濺鍍過程之濺鍍部，使回靶材免於重複經過高溫或高壓的加工步驟，而以單純的製作過程降低回靶材材料本身的物性發生變異之情事，進而確保再生濺鍍靶材應用於薄膜沉積的品質。

以上所述，僅是揭示本發明之較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本發明所提出的技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。

1．．．回靶材靶胚

10．．．原濺鍍面

11．．．原非濺鍍面

2．．．填補層

圖1是本發明再生濺鍍靶材之一較佳實施例的平面示意圖。

圖2是本發明再生濺鍍靶材製作方法之一較佳實施例的平面示意圖。

1．．．回靶材靶胚

10．．．原濺鍍面

11．．．原非濺鍍面

2．．．填補層

Claims

一種再生濺鍍靶材，係包含：一回靶材靶胚，其包含有一原濺鍍面以及一原非濺鍍面分別位於回靶材靶胚相對兩側；以及一填補層，是成形於該回靶材靶胚的原濺鍍面上結合一體，並以回靶材靶胚的原非濺鍍面作為再生濺鍍靶材的濺鍍面。
如申請專利範圍第1項所述之再生濺鍍靶材，其中，所述填補層與回靶材靶胚為相同的材料。
如申請專利範圍第2項所述之再生濺鍍靶材，其中，填補層與回靶材靶胚之間的接面為一材料微結構特性差異產生的材料不連續面，所述材料微結構特性可以包含化合物相的組成、晶粒大小、孔隙率或上述之組合。
如申請專利範圍第1項所述之再生濺鍍靶材，其中，所述填補層與回靶材靶胚為不相同的材料，填補層的熱傳導係數大於或等於回靶材靶胚材料之熱傳導係數，填補層與回靶材靶胚之間為不同材料組成差異而產生一材料不連續面。
如申請專利範圍第1至4項任一項所述之再生濺鍍靶材，其中，回靶材厚度最小值必須大於新靶材預計被蝕刻深度的最大值。
一種再生濺鍍靶材製作方法，係包含：提供一回靶材靶胚，所述回靶材靶胚包含有一原濺鍍面以及一原非濺鍍面分別位於回靶材靶胚相對兩側；於所述回靶材靶胚的原濺鍍面上以小於回靶材靶胚材料燒結溫度之加熱溫度填入材料形成一填補層，而成形一再生靶胚；以及對再生靶胚的填補層加工，使加工後的再生靶胚厚度達到預定規格尺寸而為再生濺鍍靶材，以回靶材靶胚的原非濺鍍面為再生濺鍍靶材的新濺鍍面。
如申請專利範圍第6項所述之再生濺鍍靶材製作方法，其中，所提供的回靶材靶胚，是所挑選的回靶材厚度最小值大於預定再生後的濺鍍靶材蝕刻深度的最大值者。
如申請專利範圍第7項所述之再生濺鍍靶材製作方法，其中，於回靶材靶胚的原濺鍍面上填入材料的步驟，是選用電漿熔射、電弧熔射、火焰熔射或冷噴塗手段之任一將材料填在回靶材靶胚的原濺鍍面上，且控制其加熱溫度小於回靶材材料的燒結溫度。
如申請專利範圍第6、7或8項所述之再生濺鍍靶材製作方法，其中，於再生靶胚成形步驟之後，尚包含一表面處理步驟，移除回靶材靶胚表面的污染物。
如申請專利範圍第9項所述之再生濺鍍靶材製作方法，其中，所提供的回靶材靶胚之原非濺鍍面銲合於一背板上，藉由背板支撐進行填入材料，並於填入材料步驟之後，再進行回靶材靶胚與背板之解銲。