[发明专利]复合靶

说明书

要求申请日的权益

本申请主张享有2011年5月10日提交的序列号为61/484,450的美国临时申请和2011年5月10日提交的序列号为13/467,323的美国申请的权益，对于所有目的它们的内容通过引用整体结合到本文中。

技术领域

本发明主要涉及溅射工艺，更具体地，涉及改进的多组分溅射靶及它们的制造和使用于生产薄膜。

背景技术

溅射工艺用于在基材上沉积薄膜，以制造任意不同的组件。通常，溅射工艺涉及采用带电粒子撞击固体溅射靶，从而使靶上喷射出原子。近年来，日益需要大面积的溅射靶。这在某些制造大尺寸产品的应用中尤其是这样。例如，平板显示器通常需要在基材上沉积均匀的薄膜。对于更大的显示器的需要，例如用于电视，一直促使材料生产商开发能有效供应这类材料的替代方法。

根据美国专利US7,336,324（Kim等人），在一个具体的应用中，在基材上沉积钼-钛阻挡层来生产液晶显示装置。这类应用大大加强了对能喷出这类材料的大型显示设备的需求，尤其是含有钼和钛的靶。

在生产大面积溅射靶的过程中，靶在成分上、微观结构上或二者上保持均匀（uniformity）通常是关键且必要的。对于一些依赖于靶来生产组件的组件生产商来说，即使最轻微的不完善也被认为是存在潜在的质量控制风险。举例来说，生产商关心的一个地方在于组件生产过程中颗粒的潜在构造（例如，原子团簇或原子聚合的原子组成与膜的其他区域的原子组成不同）。美国专利US 6,755,948（Fukuyo等人）讨论了在钛靶的环境下颗粒的潜在影响。

可以参考许多专利申请，其中阐明了在溅射靶场中的活动。经过阐述，美国专利申请号为20070089984的申请描述了在冷等静压压制的钼和钛的粉末混合物的段之间采用粉末来形成大面积溅射靶的过程。一般来说，采用这种粉末会在毗连的段之间形成明显的接合线，表现为一条带。即使这种接合线实际上不会对性能造成不利影响，但是这种显而易见的特征对组件生产商来说是一种隐忧。例如，一些生产商会觉得这些接合线可能在溅射过程中导致形成不理想的组件；如果出现了，他们会认为这些颗粒很可能会影响所得组件的性能。

美国专利US 4,594,219（Hostatter等人）提出了预制件的并排联合以形成复合物或复合形状的物品（例如，杆和手扳手的连接）。该申请没有描述包含钼和/或钛粉末的预制件的联合（例如，通过热等静压技术）。此外，也没有描述成功获得包含钼和/或钛粉末的预制件的联合的具体工艺步骤。

美国专利申请号为20050191202（Iwasaki等人）的申请公开了一种钼溅射靶（其中，一个实例为70.0at%的钼-30.0at%钛的靶材）。该申请公开了需要采用相对高的温度和压力，第40段记载了如果压力低于100MPa，温度低于1000℃，“将难以生产出相对密度不少于98%的烧结体”。该申请描述了一种工艺，将二次粉末固结成相对大尺寸的主体，然后将该烧结体切割成单独的靶。一个实例阐明了进一步的热塑工艺步骤。

美国专利申请公开号为20050189401（Butzer）的申请公开了为溅射靶制造大型钼坯锭或棒的方法，其中，包含钼的两个或多个主体彼此邻接放置（如在一个上堆叠另一个），在邻接主体之间的缝隙或连接处加入钼金属粉末。热等静压压制邻接的主体，在邻接主体之间的每个金属-钼粉末层-金属连接处形成扩散接合，以形成坯锭或棒用于机械加工，或以其他方式提供大型的溅射靶。这份专利公开文本看起来是公开了主侧面的连接，而不是各板的边-边接合。

美国专利申请号为20080216602（Zimmerman等人）的申请描述了另一种采用钼-钛组合物制造大面积溅射靶的方法，其中包括用于在界面上连接多个靶的冷喷涂沉积步骤。虽然在第165-166段（参考图17和图18）确认电子束焊接和热等静压技术可以进行连接靶，但是该专利申请指出，电子束焊接会导致多孔性，而热等静压技术会导致易脆的合金相。

美国专利申请号为20070251820（Nitta等人）的申请描述了另一种生产钼-钛溅射靶的方法的例子。在该公开文本中，沿至少一侧预先烧结或熔融溅射靶，以扩散接合两个或更多个主体。描述了在连接处采用钼-钛粉末。

美国专利申请号为20070289864（Zhifei等人）的申请确定在大面积溅射靶中需要填充常规背板上携带的多个靶部分之间的缝隙。该专利阐述了在邻接的靶部分之间靶材沉积的过程。有趣的是，该专利认识到生产大型钼板靶是有困难的，并且有快捷制造的需求。