[发明专利]包括保护装置的管状靶材

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于阴极雾化的管状靶材，其不具有背衬管并且由钼或钼含量至少为50at.%的钼合金制成，所述管状靶材具有溅射表面以及至少在某些区域中与冷却介质接触的内表面。

背景技术

由纯钼以及例如Mo-Na等钼合金制成的管状靶材，用于通过阴极雾化，例如磁控溅射来使含钼层沉积，包括在基于Cu(In_x,Ga_1-x)(Se_y,S_1-y)₂（含Ga为CIGS，不含Ga为CIS）的薄膜太阳能电池或用于TFT-LCD的薄膜晶体管的生产过程中。在这种情况下，含钼层的厚度为数纳米至数微米。溅射所需的起始材料（阴极）称为溅射靶材，并且根据涂布系统的设计可以在平面几何形状或管状几何形状下使用。在操作过程中，管状溅射靶材（也称为管状靶材），围绕着布置在靶材内部的静态或移动的磁系统而旋转。与平面溅射靶材相比，管状溅射靶材具有以下优点：实现材料的均匀移除以及因此更高的材料产量。尤其对于生产复杂的昂贵材料而言，管状溅射靶材已获得了认可。在陶瓷和易碎材料的情况下，管状靶材至少形成为两部分，从而使用于固持和移动管状靶材所需的力不会作用于该易碎材料以及因此易断的溅射材料上。在这种情况下，由溅射材料制成的管或多个管区段被接合到例如由非磁性钢或钛制成的背衬管上。在接合过程中，使用的是焊接工艺，此焊接工艺使用低熔点焊料，例如铟或铟合金。

在溅射过程中引入的能量有75%以上作为热量引入溅射靶材中。通过高能离子撞击溅射靶材表面而产生的热能，需用充分有效的方式来驱散，从而防止溅射靶材和/或焊接材料过热。因此，溅射靶材的冷却具有决定性的意义。在管状靶材的情况下，溅射靶材的内表面在整个表面积上或在某些区域中通过流过的冷却介质而得以冷却。在这种情况下，根据管状靶材的设计，冷却介质与溅射材料或与背衬管直接接触。

由钼或钼合金制成的管状靶材通常与背衬管一起使用。这具有以下缺点：溅射材料与背衬管的接合较为复杂；以及热量驱散被固态的背衬管和焊接材料阻碍。因此，钢的导热性能比钼差得多。

因此，如果由钼或钼合金制成的管状靶材形成之后不带背衬管，那么冷却介质与靶材直接接触。钼和钼合金在常规冷却介质的长期作用下会腐蚀。在这种情况下，腐蚀速率达到每年若干1/10毫米，这取决于冷却介质的成分和性质以及使用条件。通过与冷却介质发生接触而引起的钼分解，以及在该过程中形成的腐蚀产物（主要是钼酸盐或混合的钼酸盐），将导致冷却介质性能发生变化。因此，例如，冷却介质的pH值可能大大降低并且因此在冷却电路中使用的其他材料（例如铜、黄铜、优质钢）可能遭受到增加的腐蚀性攻击。通过向冷却剂添加有机或无机的抑制剂，钼以及冷却电路中其他材料的腐蚀可以减少，但不能完全避免。用于钼的腐蚀抑制剂在例如US4,719,035(A)中描述。另外，只可能定期地检查冷却介质的状态并且在必要时补充添加剂，这样系统支出增加。

使用的冷却介质性能的示例性概述在表1中给出。

表1

还应考虑到，钼的物价非常高。使用的钼制溅射靶材通常不回收，而是以紧凑的形式用作合金金属以产生钢和超合金。在这方面，单一型废料（不含其他金属的混合物）的价格比Mo废料高得多，所述Mo废料中含有与常规钢合金的类型不同的元素。因此，包括背衬管的钼管状靶材首先需去焊，并且常规上与钢合金的类型不同的焊接材料需用复杂的方式移除。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种管状靶材，其由钼或钼合金制成并且不具有现有技术中提到的缺点。确切地说，在这方面应强调，需确保热驱散达到充分的程度，在管状靶材的整个服务寿命中尽可能地避免腐蚀，并且使用的溅射靶材可以容易地用作钢铁工业的合金材料。

该目标是通过独立权利要求的描述部分来实现的。根据本发明的实施例可靠地避免了腐蚀并且不会不可接受地损害热驱散。另外，使用的管状靶材可以在无需复杂的分离或清洁的情况下用作合金废料以生产钢，因为就钼比例而言，保护装置的数量比例较小。