TWI762537B - 具有多峰性粒徑分佈之濺鍍阱 - Google Patents

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Abstract

形成於濺鍍室組件之至少一部分上之濺鍍阱具有複數個顆粒及具至少兩個不同分佈之粒徑分佈圖。亦提供一種形成具有具至少兩個不同分佈之粒徑分佈圖之濺鍍阱的方法。

Description

具有多峰性粒徑分佈之濺鍍阱
本發明係關於供在濺鍍室組件上使用之濺鍍阱或顆粒阱及製造該等濺鍍阱或顆粒阱之方法。更特定而言，本發明係關於具有多峰性顆粒分佈之濺鍍阱。
物理汽相沈積(「PVD」)方法可用於在基板表面上形成材料膜或層。舉例而言，PVD方法可用於半導體製作程序中以在積體電路結構及裝置之製作中形成金屬化層。濺鍍沈積係PVD方法，其中輝光電漿放電轟擊釋放隨後沈積於基板上之原子之濺鍍目標。
圖1中展示例示性濺鍍沈積設備8之部分之圖解性視圖。在一個組態中，濺鍍目標總成10包括具有接合至其之目標14之背板12。基板18(諸如半導體材料晶圓)在濺鍍沈積設備8內且經設置與目標14間隔開。如所展示，目標14安置於基板18上面且經定位使得濺鍍表面16面向基板18。
在操作中，經濺鍍材料22自目標14之濺鍍表面16置換出且在基板18上形成薄膜20。在某些實施例中，適合基板18包含用於半導體製作之晶圓。舉例而言，用能量轟擊目標14直至來自濺鍍表面16之原子釋放至周圍大氣中且隨後沈積於基板18上。在某些實施例中，使用電漿濺鍍來將薄 金屬膜沈積至晶片或晶圓上以供在電子器件中使用。
若形成顆粒，則在沈積程序中可出現問題，此乃因此等顆粒可落至經沈積膜上或落至經沈積膜中並破壞薄膜之所要性質。濺鍍阱或顆粒阱可包含於濺鍍目標上以擷取在沈積程序期間形成之顆粒。另外，仍然存在風險：所擷取顆粒可自濺鍍目標剝落且破壞薄膜。舉例而言，在循環熱應力期間，鬆散固持之顆粒可自濺鍍阱剝落。因此，期望開發可施加至濺鍍組件(諸如濺鍍目標)之濺鍍阱或顆粒阱，該濺鍍阱或顆粒阱擷取且存留在沈積程序期間形成之顆粒。擷取且存留此等顆粒減小顆粒在沈積程序期間落至所沈積膜上之機率。
在某些實施例中，一種濺鍍目標總成包含：前表面；背表面，其與該前表面對置；濺鍍表面，其位於該前表面之至少一部分上；凸緣，其自該濺鍍表面徑向延伸；及濺鍍阱，其形成於該凸緣之前表面之至少一部分上。該濺鍍阱包含複數個顆粒且具有具至少兩個不同分佈之粒徑分佈圖。
在某些實施例中，一種在濺鍍目標總成上形成濺鍍阱之方法包含藉由冷噴射技術或熱噴射技術將顆粒黏著至該濺鍍目標總成之至少一部分。該等經黏著顆粒之粒徑分佈圖具有至少兩個不同分佈。
在某些實施例中，濺鍍阱係形成於濺鍍室組件之至少一部分上。該濺鍍阱包含具有具至少兩個不同分佈之粒徑分佈圖之複數個顆粒。
雖然揭示多個實施例，但熟習此項技術者依據以下實施方式將明瞭本發明之又其他實施例，以下實施方式展示且闡述本發明之說明性實施例。因此，圖式及實施方式均被視為在本質上為說明性而非限制性。
8:濺鍍沈積設備
10:濺鍍目標總成
12:背板
14:目標
16:濺鍍表面
18:基板
20:薄膜
22:經濺鍍材料
29:背表面
30:濺鍍目標總成
31:濺鍍目標
32:前表面/濺鍍表面
34:背板
35:側壁
37:前表面
39:背表面
41:側壁
44:凸緣
45:埋頭孔/通孔
46:濺鍍阱
A:側
B:側
D1:第一分佈
D2:第二分佈
M1:第一平均值
M2:第二平均值
r1:外半徑/內半徑
r2:外半徑
圖1係物理汽相沈積設備之部分之示意圖。
圖2係例示性濺鍍目標總成之示意性俯視圖。
圖3係沿著圖2之線3-3截取之示意性剖面視圖。
圖4係具有雙峰性粒徑分佈之濺鍍阱之說明性粒徑分佈圖。
圖5係鑒定樣本多峰性濺鍍阱之影像。
圖6係噴珠之後之濺鍍阱之掃描電子顯微鏡顯微照片。
圖7係多峰性濺鍍阱之掃描電子顯微鏡顯微照片。
圖8係純鈦粉末之能量色散X射線光譜(EDS)圖。
相關申請案交叉參考
本申請案主張於2017年11月28日提出申請之美國專利申請案15/824,802之優先權，且亦主張於2016年12月15日提出申請之臨時申請案第62/434,673號之優先權，該美國專利申請案15/824,802及該臨時申請案第62/434,673號兩者以其全文引用方式併入本文中。
本發明係關於供在PVD設備組件上使用之濺鍍阱或顆粒阱及製造該濺鍍阱或顆粒阱之方法。在某些實施例中，PVD設備組件係供在PVD濺鍍室中使用之濺鍍目標。然而，熟習此項技術者將認識到，濺鍍阱可形成於在其中顆粒係問題之物理汽相沈積設備之任何組件上。
圖2係濺鍍目標總成30之俯視圖且圖3係沿著圖2之線3-3截取之濺鍍目標總成30之剖面圖。濺鍍目標總成30包含濺鍍目標31及背板34。在某些實施例中，濺鍍目標31與背板34在俯視圖中具有圓形或實質上圓形剖面形狀。在使用中，背板34(舉例而言)藉由螺栓或夾具連接至濺鍍沈積設備。
濺鍍目標31具有前表面或濺鍍表面32、與濺鍍表面32對置之背表面29及圍繞濺鍍目標31之圓周在濺鍍表面32與背表面29之間延伸之側壁35。在某些實施例中，濺鍍表面32可大體係平的或平坦的。舉例而言，濺鍍表面32可平行於水平第一平面。在其他實施例中，濺鍍表面32可具有一或多個凸面或者凹面部分或特徵。另外或另一選擇係，濺鍍目標31之背表面29可實質上係平坦的。另一選擇係，背表面29可具有突出部或凹痕。舉例而言，背表面29可接納背板34之部分或被接納於背板34之部分內，此係稱為嵌入式背板之設計。
濺鍍目標31可由適合用於PVD沈積程序之任何金屬形成。舉例而言，濺鍍目標31可包含鋁(Al)、釩(V)、鈮(Nb)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、釕(Ru)、鍺(Ge)、硒(Se)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉿(Hf)及其合金，諸如Al合金、V合金、Nb合金、Cu合金、Ti合金、Ta合金、W合金、Ru合金、Ge合金、Se合金、Zr合金、Mo合金及Hf合金。適合合金包含但不限於銅-錳(CuMn)合金、鋁-銅(AlCu)合金、鈦-鎢(TiW)合金、鉭-鋁(TaAl)合金及釕(Ru)合金。
背板34具有前表面37、與前表面37對置之背表面39及圍繞背板34之外部圓周自前表面37延伸至背表面39之側壁41。濺鍍目標31之背表面29毗鄰於背板34之前表面37且接合至背板34之前表面37。背板34之半徑大於濺鍍目標31之半徑使得背板34之至少一部分(稱為凸緣44)自濺鍍目標31之外直徑或徑向邊緣徑向向外延伸。在某些實施例中，背板34可由與濺鍍目標31相同之材料形成。舉例而言，背板34及濺鍍目標31可係一體式或整體式濺鍍目標總成30之部分。在其他實施例中，背板34及濺鍍目標31可係接合於一起之單獨件。在此等實施例中，背板34可由與濺鍍目標31 相同或不同之材料形成。
自濺鍍目標31徑向向外延伸之凸緣44可實質上係平的或平坦的。在某些實施例中，前表面37之所曝露部分可平行於或實質上平行於水平平面。在其他實施例中，前表面37之所曝露部分可在與第一平面成角度之平面中。凸緣44可包含用於將背板34連接至或螺栓連接至濺鍍沈積源或設備之一或多個埋頭孔或/及通孔45。
背板34可由任何適合金屬形成。舉例而言，背板34可包含鋁(Al)、釩(V)、鈮(Nb)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、釕(Ru)、鍺(Ge)、硒(Se)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉿(Hf)以及其合金及組合。舉例而言，合金包含Al合金、V合金、Nb合金、Cu合金、Ti合金、Ta合金、W合金、Ru合金、Ge合金、Se合金、Zr合金、Mo合金及Hf合金。適合合金包含但不限於銅-錳(CuMn)合金、鋁-銅(AlCu)合金、鈦-鎢(TiW)合金、鉭-鋁(TaAl)合金及釕(Ru)合金。在某些實施例中，背板34及濺鍍目標31可由相同材料形成。在其他實施例中，背板34及濺鍍目標31可由不同材料形成。
背板34亦包含形成於凸緣44之前表面37上之濺鍍阱46。在某些實施例中，濺鍍阱46可自濺鍍目標31之側壁35與背板34之前表面37相接之位置處延伸。舉例而言，濺鍍阱46可圍繞濺鍍目標31之圓周徑向延伸。在某些實施例中，濺鍍目標31之背表面29可具有外半徑r1且濺鍍阱46可具有內半徑r1及外半徑r2。舉例而言，濺鍍阱46可經形成直接毗鄰目標31結合至背板34之位置處。另外或另一選擇係，濺鍍阱46可形成於濺鍍目標31之側壁35上。
如本文中所論述，濺鍍程序期間之顆粒形成係問題，此乃因此等顆粒若沈積於基板上則將影響所形成膜之均勻性。即使將顆粒捕獲或擷取於 濺鍍阱中，仍存在顆粒在濺鍍沈積期間可剝落之可能性。濺鍍阱46經組態以擷取在濺鍍沈積程序期間形成至所形成膜上之沈積顆粒且防止沈積顆粒在濺鍍沈積程序期間形成至所形成膜上。另外，濺鍍阱46經組態以存留所捕獲顆粒。如本文中所闡述，濺鍍阱46可藉由將顆粒噴射且黏著至背板34上及/或沿著濺鍍目標31之圓周而形成。用於形成濺鍍阱46之適合顆粒包含金屬及金屬合金、陶瓷、碳化物以及類金屬。適合金屬及金屬合金顆粒包含鈦及鈦合金。
舉例而言，可藉由熱或冷噴射程序將顆粒黏著至凸緣44以形成濺鍍阱46。此程序可由線源或粉末源來形成顆粒。舉例而言，顆粒可藉由雙線弧噴射程序由線源形成或可使用電漿噴射或冷噴射程序由粉末形成。形成於凸緣44上之顆粒具有粒徑分佈。顆粒分佈圖係由標繪粒徑對頻率(亦即，顆粒之百分率)形成。在具有對稱分佈之粉末中，顆粒分佈圖具有呈向下開口抛物線形狀之單個分佈。顆粒分佈圖具有等於平均粒徑之單個頂點或峰值。對於對稱分佈，平均值、中值及眾數係相等的。分佈之寬度或光度可由標準偏差或顆粒之變化之係數闡述。
球面顆粒之粒徑可由直徑闡述。非球面顆粒通常由等效球面直徑闡述。等效球面直徑係藉由量測實體特性(諸如經散射光)及判定將產生量測值之球體之大小而判定。
可使用(舉例而言)掃描電子顯微鏡(SEM)、雷射繞射顆粒分析器或能量色散X射線光譜(EDS)來判定濺鍍阱46之顆粒之粒徑。濺鍍阱46具有顆粒分佈圖，該顆粒分佈圖具有至少兩個不同常態分佈，且每一分佈具有平均值。舉例而言，濺鍍阱46之顆粒之顆粒分佈圖可類似於兩個部分重疊抛物線。圖4中展示說明性圖，其具有第一分佈D1之第一平均值M1及第二分 佈D2之第二平均值M2。在某些實施例中，粒徑分佈圖來自濺鍍阱46之代表性樣本區域。舉例而言，粒徑分佈圖可由在圍繞濺鍍阱46等間隔開之四個位置處採集之四個等大小之樣本形成。
濺鍍阱46之平均表面粗糙度(Ra)可係至少5μm(200微英吋)、至少10μm(400微英吋)、至少25μm(1000微英吋)或大於或等於38μm(1500微英吋)。在某些實施例中，濺鍍阱46之Ra可係約15μm(600微英吋)至約50μm(2000微英吋)。可使用表面粗糙度測試器判定表面粗糙度。適合表面粗糙度測試器包含Surftest SJ-410系列及Surftest SJ-201P系列，SJ-410系列及SJ-201P系列兩者皆可自伊利諾斯州之奧羅拉(Aurora)三豐(Mitutoyo)購得。
濺鍍阱46可藉由將顆粒(諸如粉末顆粒)黏著至紋理化表面而形成。在某些實施例中，紋理可在黏著顆粒之前形成於濺鍍阱46上。舉例而言，紋理化表面可由鋸、滾花裝置、電腦數值控制(CNC)裝置、手動車床或其他適合機械加工工具形成以形成隨機或重複圖案。在某些實施例中，可使用鋸來切入至表面中並留下圖案。另一選擇係或另外，可使用滾花裝置來壓入至材料之表面中並留下所要圖案。
在某些實施例中，紋理化表面可具有自最大高度至最小高度所量測之高度差，自約14μm(550微英吋)至約30μm(1150微英吋)、自約19μm(750微英吋)至約29μm(1125微英吋)或自約23μm(900微英吋)至約28μm(1100微英吋)。舉例而言，紋理化表面可具有自約13μm(500微英吋)至約18μm(700微英吋)、自約13.5μm(525微英吋)至約17μm(675微英吋)或自約14μm(550微英吋)至約16.5μm(650微英吋)之高度差。在其他實施例中，紋理化表面可具有自約24μm(950微英吋)至約29μm(1150 微英吋)、自約25μm(975微英吋)至約28.5μm(1125微英吋)或自約25.5μm(1000微英吋)至約28μm(1100微英吋)之高度差。
另外或另一選擇係，紋理化表面可由噴珠形成。在使用噴珠時，磨料顆粒可諸如沿著背板34前表面之及/或沿著濺鍍目標31之圓周噴射於表面上。用於紋理化濺鍍阱46之適合磨料顆粒包含金屬粉末、陶瓷、碳化物、經硬化合金、玻璃珠、氧化鋁、氧化鋯鋁氧化物、碳化矽、鋼砂、鋼丸及陶瓷珠。一般而言，噴珠技術之顆粒影響形成紋理之表面且被自表面移除。顆粒並不接合或黏著至表面。類似地，滾花程序將圖案壓至表面中以形成紋理，且機械加工將圖案切入至表面中(亦即，移除材料)以形成紋理。滾花及機械加工並非意欲將顆粒接合或黏著至濺鍍阱46之表面。
在將顆粒黏著至濺鍍阱46之表面之前濺鍍阱46亦可經受噴粒處理。舉例而言，具有紋理化表面之濺鍍阱46可然後經受後續接著將顆粒黏著至濺鍍阱46之表面之噴粒處理。用於噴粒處理之適合媒體包含(舉例而言)金屬粉末、陶瓷、碳化物、經硬化合金、玻璃珠、氧化鋁、氧化鋯鋁氧化物、碳化矽、鋼砂、鋼丸及陶瓷珠。在某些實施例中，濺鍍阱46可被噴砂至約2.5μm(100微英吋)至約15μm(600微英吋)之Ra。在某些實施例中，噴粒處理程序可增加在後續程序中施加之顆粒之黏著度。
濺鍍阱46係藉由將顆粒(諸如來自線之粉末顆粒或顆粒)黏著或塗佈至表面上而形成。如本文中所論述，在將顆粒黏著或塗佈至濺鍍阱46表面之前濺鍍阱46可經紋理化及/或經受噴粒處理。在某些實施例中，濺鍍阱46可經受熱噴射技術，諸如電漿噴射、高速氧燃料(HVOF)塗佈。用於將顆粒黏著至濺鍍阱46之其他適合方法包含火焰噴射塗佈技術或使用線雙線弧噴射塗佈技術。在某些實施例中，濺鍍阱46可藉由冷噴射技術形成於目標 總成或背板34上，在冷噴射技術中藉由處於低於塗佈材料之熔點之溫度下之超音速壓縮氣體將塗佈材料(諸如粉末顆粒)加速至高速度。所得塗層係藉由眾多經噴射顆粒之累積形成之濺鍍阱46。
用於形成濺鍍阱46之粉末顆粒具有具至少兩個峰值之顆粒分佈圖。舉例而言，可藉由混合具有不同目徑之兩種粉末組合物來形成饋送至冷噴射設備之粉末混合物。目徑係目數(美國量測標準)及其與網目中之開口之大小及因此可通過此等開口之顆粒之大小之關係。舉例而言，具有20μm(635目)、25μm(500目)、37μm(400目)或44μm(325目)之目徑之第一粉末可與具有210μm(70目)、74μm(200目)、88μm(170目)或105μm(140目)之目徑之第二粉末組合以形成粉末混合物(其藉由冷噴射技術施加至濺鍍目標總成)，其中第一粉末之目徑(對應於較小開口大小)大於第二粉末之目徑(對應於較大開口大小)且第一粉末與第二粉末之目徑係不同的。粉末按體積計可以相等量組合。另一選擇係，粉末混合物可含有按體積計較大量之較大目徑粉末或按體積計較大量之較小目徑粉末。舉例而言，粉末混合物可藉由混合按體積計45%之第一粉末及按體積計55%之第二粉末而形成。每一粉末之目徑及體積可經選擇以達成濺鍍阱之所要表面粗糙度。表1中提供粉末混合物之第一粉末及第二粉末之適合目徑及體積目錄。
Figure 106143706-A0305-02-0010-1
Figure 106143706-A0305-02-0011-2
粉末可係相同材料或不同材料。舉例而言，第一粉末及第二粉末可係鈦粉末。亦預期，粉末混合物係藉由按體積計以相等或不相等量組合對應於不同目徑之三個或三個以上粉末而形成。在某些實施例中，粉末可係與濺鍍目標31相同之材料類型。舉例而言，粉末及濺鍍目標31可係鎳合金材料。
另一選擇係，可用熱噴射塗佈技術(諸如超高速(UHV)、高速氧燃料(HVOF)、電漿火焰噴射、雙線弧、熔接及金屬絲噴塗)將顆粒施加至背板34。在熱噴射技術中，塗佈材料經熔融或經加熱並噴射至表面上。塗佈材料可以粉末或線形式饋送至熱噴射裝置中。熱噴射裝置將塗佈材料加熱成熔融或半熔融狀態且使材料以微米大小顆粒之形式朝向凸緣44加速。所得塗層係由眾多經噴射顆粒(諸如粉末顆粒或熔融材料)之累積形成之濺鍍阱46。
在一項實施例中，濺鍍阱46係藉由將含有44μm(325目)及210μm(70目)鈦粉末之粉末混合物電漿噴射至濺鍍目標總成之凸緣上而形成。在某些實施例中，混合物可包含約50vol%至約45vol%之44μm(325目)鈦粉末及約50vol%至約55vol%之210μm(70目)鈦粉末。
當熱噴射塗佈程序之塗佈材料係粉末時，塗佈材料可藉由混合具有不同目徑之兩個或兩個以上粉末組合物而形成，如本文中關於冷噴射技術所闡述。當熱噴射塗佈程序之塗佈材料係線形式時，熱噴射塗佈程序經設計或經控制使得自熱噴射裝置噴射之材料具有具至少兩個峰值之粒徑分佈。
由一種粉末形成之濺鍍阱將具有具單個峰值之顆粒分佈圖(亦即，單峰性粒徑分佈)。本文中所揭示之濺鍍阱46係由具不同目徑之兩種或兩種以上粉末之混合物形成且具有具兩個或兩個以上不同或獨立分佈之顆粒分佈圖，如由具有兩個或兩個以上峰值之顆粒分佈圖(亦即，多峰性粒徑分佈)所圖解說明。舉例而言，由具不同目徑之兩種粉末之混合物形成之濺鍍阱具有具兩個單獨分佈且具兩個峰值之顆粒分佈圖，並且由具有三種不同目徑之三種粉末之混合物形成之濺鍍阱具有具三個分佈且具三個峰值之顆粒分佈圖。
如本文中所闡述之具有多峰性粒徑分佈之濺鍍阱46可減輕普遍的經平坦化之所重新沈積膜可能發生之片狀剝落，該經平坦化之所重新沈積膜與未經平坦化之所重新沈積膜相比係在PVD濺鍍程序期間沿著濺鍍阱46依據幾何效應或粗糙度效應、濺鍍阱46之Ra而受到更大應力之膜。多峰性粒徑分佈在PVD程序期間沿著濺鍍阱46形成叢集類型所重新沈積膜且幫助減少由於循環熱應力掉落之顆粒。多峰性粒徑分佈亦可在循環熱應力期間減輕鬆散固持之所重新沈積顆粒可能發生之片狀剝落。亦即，濺鍍阱46之多峰性粒徑分佈可導致鍍程序期間之顆粒減少。
多峰性粉末之目徑差亦可形成與由粒徑中之僅一者形成之表面相比具有增加之表面粗糙度之表面。舉例而言，由210μm(70目)與44μm(325目)粉末之混合物形成之濺鍍阱可具有比由僅210μm(70目)粉末或僅44μm(325目)粉末形成之濺鍍阱大之表面粗糙度。
圖5係鑒定樣本濺鍍阱之影像。鑒定樣本經受噴粒處理。在噴粒處理之後，鑒定樣本之側B經受電漿噴射程序且雙峰性鈦粉末顆粒黏著至濺鍍阱之表面。鈦粉末係藉由混合具有第一目徑與第二目徑之鈦粉末而形成且 鈦粉末電漿噴射至濺鍍阱上。圖5中可見大粒徑及小粒徑。總而言之，鑒定樣本之側A經受噴粒處理。鑒定樣本之側B經受後續接著雙峰性鈦粉末之電漿噴射之噴粒處理。
圖6係在噴珠之後但在黏著顆粒之前之濺鍍阱之掃描電子顯微鏡(SEM)顯微照片。圖7係在電漿噴射程序之後之多峰性濺鍍阱之SEM顯微照片，在電漿噴射程序中雙峰性鈦粉末黏著至濺鍍阱之表面。雙峰性鈦粉末係藉由混合具有第一目徑與第二目徑之鈦粉末而形成。圖8係繪示使用能量色散X射線光譜(EDS)對圖7之高純度雙峰性鈦粉末進行之元素分析之圖。
可對所討論之例示性實施例作出各種修改及添加，此並不背離本發明之範疇。舉例而言，雖然上文所闡述之實施例提及特定特徵，但本發明之範疇亦包含具有不同特徵組合之實施例及不包含所有上文所闡述特徵之實施例。
D1‧‧‧第一分佈
D2‧‧‧第二分佈
M1‧‧‧第一平均值
M2‧‧‧第二平均值

Claims (15)

  1. 一種濺鍍目標總成，其包括：前表面；背表面，其與該前表面對置；濺鍍表面，其位於該前表面之至少一部分上；凸緣，其自該濺鍍表面徑向延伸；及濺鍍阱，其形成於該凸緣之前表面之至少一部分上，該濺鍍阱包含複數個顆粒且具有具至少兩個不同常態分佈之粒徑分佈圖。
  2. 如請求項1之濺鍍目標總成，其中該複數個顆粒係鈦或鈦合金顆粒。
  3. 如請求項1之濺鍍目標總成，其中該濺鍍阱具有至少38μm之表面粗糙度(Ra)。
  4. 如請求項1之濺鍍目標總成，其中該粒徑分佈圖具有至少三個不同常態分佈。
  5. 如請求項1之濺鍍目標總成，其進一步包括安裝於背板上之濺鍍目標，其中該背板包含該凸緣。
  6. 如請求項1之濺鍍目標總成，其中該濺鍍目標總成係整體式濺鍍目標總成。
  7. 一種在濺鍍目標總成上形成濺鍍阱之方法，該方法包括：將具有第一目徑之第一粉末與具有第二目徑之第二粉末組合以形成包含複數個顆粒之粉末混合物，其中該第一目徑與該第二目徑係不同的；及藉由冷噴射技術或熱噴射技術將該複數個顆粒黏著至該濺鍍目標總成之至少一部分，其中該等經黏著顆粒之粒徑分佈圖具有至少兩個不同常態分佈。
  8. 如請求項7之方法，其中該等複數個顆粒係鈦或鈦合金顆粒。
  9. 如請求項7之方法，其中該濺鍍阱具有至少38μm之表面粗糙度(Ra)。
  10. 如請求項7之方法，其中該粒徑分佈圖具有至少三個不同常態分佈。
  11. 如請求項7之方法，其中該濺鍍目標總成進一步包括安裝於背板上之濺鍍目標，該背板包含凸緣。
  12. 如請求項7之方法，其中該濺鍍目標總成係整體式濺鍍目標總成。
  13. 如請求項7至12中任一項之方法，其進一步包括用噴珠、滾花或機械加工在該濺鍍目標總成之至少一部分上形成紋理化表面，且其中該等顆粒 黏著至該紋理化表面之至少一部分。
  14. 如請求項7至12中任一項之方法，其中該第一目徑係自44μm(325目)至20μm(635目)且該第二目徑係自210μm(70目)至53μm(270目)。
  15. 如請求項7至12中任一項之方法，其中該第一粉末按體積計以該粉末混合物之自約15%至約95%之量存在，且該第二粉末按體積計以該粉末混合物之自約5%至約85%之量存在。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9335296B2 (en) 2012-10-10 2016-05-10 Westinghouse Electric Company Llc Systems and methods for steam generator tube analysis for detection of tube degradation
US10655212B2 (en) 2016-12-15 2020-05-19 Honeywell Internatonal Inc Sputter trap having multimodal particle size distribution
US11584985B2 (en) * 2018-08-13 2023-02-21 Honeywell International Inc. Sputter trap having a thin high purity coating layer and method of making the same
CN111609650A (zh) 2019-02-25 2020-09-01 Lg电子株式会社 入口冰箱及冰箱
US11935662B2 (en) 2019-07-02 2024-03-19 Westinghouse Electric Company Llc Elongate SiC fuel elements
KR102523509B1 (ko) 2019-09-19 2023-04-18 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 콜드 스프레이 침착물의 현장 접착 테스트를 수행하기 위한 장치 및 사용 방법
CN111155063B (zh) * 2019-12-31 2022-03-08 广州市尤特新材料有限公司 一种钛铝合金靶材及其制备方法
KR102559547B1 (ko) * 2020-12-08 2023-07-26 (주)지오엘리먼트 보강부를 구비한 스퍼터링 타겟 및 이의 제조방법
KR102559553B1 (ko) * 2020-12-08 2023-07-26 (주)지오엘리먼트 상면 보강부를 구비한 스퍼터링 타겟 및 이의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5464520A (en) * 1993-03-19 1995-11-07 Japan Energy Corporation Silicide targets for sputtering and method of manufacturing the same
JPH10298743A (ja) * 1997-02-28 1998-11-10 Tosoh Corp スパッタリングターゲットの製造方法
US20030116425A1 (en) * 2000-11-17 2003-06-26 Takeo Okabe Sputtering target producing few particles, backing plate or sputtering apparatus and sputtering method producing few particles
US20070056688A1 (en) * 2003-09-11 2007-03-15 Jaeyeon Kim Methods of treating deposition process components to form particle traps, and deposition process components having particle traps thereon
WO2016051771A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社 東芝 スパッタリングターゲット構造体およびスパッタリングターゲット構造体の製造方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5009765A (en) * 1990-05-17 1991-04-23 Tosoh Smd, Inc. Sputter target design
US5474649A (en) 1994-03-08 1995-12-12 Applied Materials, Inc. Plasma processing apparatus employing a textured focus ring
US5658442A (en) 1996-03-07 1997-08-19 Applied Materials, Inc. Target and dark space shield for a physical vapor deposition system
US5725739A (en) 1996-07-08 1998-03-10 Micron Technology, Inc. Low angle, low energy physical vapor deposition of alloys
JP2001509214A (ja) 1997-01-16 2001-07-10 ボトムフィールド，ロジャー，エル． 蒸気蒸着構成要素及び対応する方法
US6217715B1 (en) 1997-02-06 2001-04-17 Applied Materials, Inc. Coating of vacuum chambers to reduce pump down time and base pressure
JPH10330932A (ja) 1997-05-28 1998-12-15 Anelva Corp スパッタリング装置
US6162297A (en) 1997-09-05 2000-12-19 Applied Materials, Inc. Embossed semiconductor fabrication parts
US5817372A (en) * 1997-09-23 1998-10-06 General Electric Co. Process for depositing a bond coat for a thermal barrier coating system
US6461483B1 (en) 2000-03-10 2002-10-08 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for performing high pressure physical vapor deposition
US6428663B1 (en) * 2000-07-03 2002-08-06 Applied Materials, Inc. Preventing defect generation from targets through applying metal spray coatings on sidewalls
US6620296B2 (en) 2000-07-17 2003-09-16 Applied Materials, Inc. Target sidewall design to reduce particle generation during magnetron sputtering
US6451176B1 (en) 2000-11-03 2002-09-17 The Regents Of The University Of California Electrostatic particle trap for ion beam sputter deposition
US7404877B2 (en) 2001-11-09 2008-07-29 Springworks, Llc Low temperature zirconia based thermal barrier layer by PVD
US6933508B2 (en) 2002-03-13 2005-08-23 Applied Materials, Inc. Method of surface texturizing
US6812471B2 (en) 2002-03-13 2004-11-02 Applied Materials, Inc. Method of surface texturizing
JP2003293126A (ja) 2002-04-09 2003-10-15 Fujitsu Ltd スパッタリングターゲット及びその製造方法
US6955748B2 (en) 2002-07-16 2005-10-18 Honeywell International Inc. PVD target constructions comprising projections
US20040206804A1 (en) * 2002-07-16 2004-10-21 Jaeyeon Kim Traps for particle entrapment in deposition chambers
US6797131B2 (en) 2002-11-12 2004-09-28 Applied Materials, Inc. Design of hardware features to facilitate arc-spray coating applications and functions
US20050048876A1 (en) 2003-09-02 2005-03-03 Applied Materials, Inc. Fabricating and cleaning chamber components having textured surfaces
KR20060121862A (ko) 2003-09-11 2006-11-29 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 입자 트랩을 형성하기 위한 증착공정 부재의 처리방법, 및그 위에 입자 트랩을 갖는 증착공정 부재
US20060005767A1 (en) 2004-06-28 2006-01-12 Applied Materials, Inc. Chamber component having knurled surface
US7579067B2 (en) 2004-11-24 2009-08-25 Applied Materials, Inc. Process chamber component with layered coating and method
US7762114B2 (en) 2005-09-09 2010-07-27 Applied Materials, Inc. Flow-formed chamber component having a textured surface
WO2009036263A2 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Cardinal Cg Company Low-maintenance coating technology
US20090194414A1 (en) 2008-01-31 2009-08-06 Nolander Ira G Modified sputtering target and deposition components, methods of production and uses thereof
JP4965480B2 (ja) * 2008-02-15 2012-07-04 株式会社アルバック バッキングプレートの製造方法及びバッキングプレートの洗浄方法
CN101519767B (zh) 2009-02-24 2011-07-27 宁波江丰电子材料有限公司 聚焦线圈修复再利用的方法
KR20120094013A (ko) 2009-11-13 2012-08-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법, 및 트랜지스터
CN102791903B (zh) 2010-03-29 2015-04-01 吉坤日矿日石金属株式会社 溅射用钽制线圈及该线圈的加工方法
JP2012094645A (ja) 2010-10-26 2012-05-17 Showa Denko Kk 半導体発光素子の製造方法およびスパッタ成膜装置
US20130213802A1 (en) * 2010-12-22 2013-08-22 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Sintered Compact Sputtering Target
US20120258280A1 (en) 2011-04-11 2012-10-11 Applied Materials, Inc. Extended life textured chamber components and method for fabricating same
CN102644048B (zh) * 2012-04-28 2013-12-18 南京航空航天大学 仿生硅化钼梯度叠层复合纳米涂层制备工艺
US9633824B2 (en) 2013-03-05 2017-04-25 Applied Materials, Inc. Target for PVD sputtering system
US9101954B2 (en) 2013-09-17 2015-08-11 Applied Materials, Inc. Geometries and patterns for surface texturing to increase deposition retention
SG10201804785PA (en) * 2013-12-05 2018-07-30 Praxair Technology Inc Improved and modified tungsten-titanium sputtering targets
KR20220153675A (ko) * 2015-03-18 2022-11-18 유미코아 리튬 함유 전이금속 산화물 타겟
US20170229295A1 (en) 2016-02-09 2017-08-10 Honeywell International Inc. Sputtering device component with modified surface and method of making
US10655212B2 (en) 2016-12-15 2020-05-19 Honeywell Internatonal Inc Sputter trap having multimodal particle size distribution

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5464520A (en) * 1993-03-19 1995-11-07 Japan Energy Corporation Silicide targets for sputtering and method of manufacturing the same
JPH10298743A (ja) * 1997-02-28 1998-11-10 Tosoh Corp スパッタリングターゲットの製造方法
US20030116425A1 (en) * 2000-11-17 2003-06-26 Takeo Okabe Sputtering target producing few particles, backing plate or sputtering apparatus and sputtering method producing few particles
US20070056688A1 (en) * 2003-09-11 2007-03-15 Jaeyeon Kim Methods of treating deposition process components to form particle traps, and deposition process components having particle traps thereon
WO2016051771A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社 東芝 スパッタリングターゲット構造体およびスパッタリングターゲット構造体の製造方法

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