[实用新型]一种带有分体式背管的旋转靶材

说明书

本实用新型提供了一种带有分体式背管的旋转靶材，将背管设计成由背管主体和至少一个背管组头拼接成的分体式结构，可以在实际生产过程中，利用HIP烧结得到目标尺寸的靶管并且与背管主体相互绑定，随后利用螺纹将对应设备连接端和/或端头连接端的背管组头与背管主体相连接，无需在HIP烧结后采用机加工去除两端的靶管，实现了靶管对应的高纯金属的零损耗，有效降低了生产成本，大大提升了生产效率。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，涉及一种靶材，尤其涉及一种带有分体式背管的旋转靶材。

背景技术

磁控溅射镀膜是目前镀膜行业应用广泛的镀膜沉积工艺，溅射镀膜的原理是在真空条件下通过电子枪用氩离子对靶材表面进行轰击，靶材表面材料以分子、原子、离子或电子等形式被溅射出来，飞溅到基板上沉积成膜。而随着表面镀膜技术的不断发展，溅射靶材这一具有高附加值的功能材料的需求量也逐年增多，因此需要不断提高溅射靶材的利用效率以及利用的便利程度。

为了提高靶材的利用率，人们越来越多地制造和使用管状靶材(简称管靶)，即把靶材做成管子形状，管子里面装有静止不动的磁体。溅射过程中，管靶以一定的速度转动，所以也被称为旋转靶材(rotating target/rotary target)。由于转动的旋转靶材和静止不动的磁体之间发生相对运动，使得整个旋转靶材表面均匀地发生溅射，靶材材料的利用率可以高达70％以上。与平面靶材相比，旋转靶材具有利用率高、镀膜连续性好、镀膜成分均匀等优点，是理想的溅射靶材，市场需求量巨大。随着镀膜行业从使用平面靶材向使用旋转靶材转变，旋转靶材正在成为磁控溅射设备的标准选材。

旋转靶材通常由一个内管和一个外管组成，外管也叫靶管，其材质是溅射制备薄膜所需要的材质，而内管在靶管的背后起到支撑作用，所以也叫背管，通常选用材质为不锈钢或者其他硬质金属材质的管材作为背管。目前，已知的旋转靶材生产方法主要是将溅射材料绑定在背管外侧壁上形成靶管，已知的绑定方法有热喷涂法、钎焊法、浇铸法和HIP一体成型法。热喷涂法就是直接将溅射材料涂覆到背管上，但是制备得到的旋转靶材具有厚度不均匀、致密度低、氧含量高等缺点，只能用于玻璃等要求不高的镀膜行业中，无法满足高质量镀膜产品的要求；钎焊法就是用焊料将成型的靶管焊接到背管上形成焊接层，但是由于靶管和背管间的缝隙很小，焊料难以均匀地分布在缝隙中，很难实现靶管和背管之间的全面焊接，焊接结合度不高，难以实现长度大于1000mm旋转靶材的绑定，生产成本高；浇铸法就是直接把溅射材料浇铸到背管上形成靶管，但是只能用于Sn、Zn等熔点较低的靶材材料，适用范围有限；HIP一体成型法基于热等静压技术，通过粉末烧结靶坯实现与背管连接，制备得到的旋转靶材具有成分均匀、无偏析、晶粒细小、纯度高等优点，能够满足液晶显示和触控屏行业的要求，成为现有技术中非常重要的一种绑定方法。例如CN104480437A公开了一种一体成型管靶的生产方法，该方法采用铬粉为原料，在背管外表面电镀一层铬层，将铬粉置于包套中，在真空条件下进行HIP烧结，从而达到铬靶管与背管的冶金结合。CN106676484A公开了一种铬管靶材的绑定方法，该方法采用铬粉为原料，对背管先进行预镀镍处理，再电镀一层金属涂层作为绑定层，从而减少铬靶管与不锈钢背管热膨胀系数不匹配的问题，随后利用HIP一体成型法实现铬靶管和不锈钢背管的绑定。

旋转靶材的主体呈现为两端均无封堵的管状，而在使用过程中，旋转靶材的一端需要与溅射机台进行连接，另一端采用端头进行封堵并被吊装起来，既可以在磁控溅射镀膜过程中往旋转靶材的背管内部通入冷却水，提供冷却水所需的密闭状态，又可以通过端头与吊装设备相连接，满足旋转靶材竖直状态。以铬旋转靶材为例，目前常规的HIP一体成型法需要在背管外围整体焊接包套，然后将铬粉充满包套并封口，通过HIP烧结得到烧结后的管坯，最后通过机加工去除两端40-100mm的铬管坯，露出背管的两端，后续分别作为设备连接端以及端头连接端，如图1所示。然而，由于目前常规的HIP一体成型法需要将两端部分高纯度的铬管坯去除，造成高纯金属的浪费，提高了生产成本。

综上所述，目前亟需开发一种新型的旋转靶材，能够有效减少HIP一体成型法中高纯金属的浪费。

实用新型内容