[发明专利]蒸发源的制造方法

说明书

本发明涉及用于物理气相沉积的蒸发源的制造方法，其包括一个靶和一个与靶相连的支承板，靶包含铝组分及一种或多种其它组分，制造支承板的材料的热导率比靶好，靶的制造是将粉末状个体组分的混合物冷压之后，在低于个体组分熔点的温度下边流动边成型，直至密度至少为理论密度的98％。

如今用于物理气相沉积的溅射靶已经被大规模地用于多种涂层的制造。它们的用途覆盖了多种底物材料的抗磨及抗腐蚀涂层的生产和涂层材料复合物的生产，尤其是在半导体和电子工业中。应用的广泛性意味着有多种涂层材料需要沉积。

在多种物质需要同时沉积的情况下就会出现问题，在合金的常规形成过程中会生成易碎的金属间相，这样合金实际上就不能在冷或热条件下成型，只有花费相当的代价才能加工。因而由这些合金制造溅射靶非常困难甚至根本不可能。

例如，这些有问题的材料包括，例如，铝和钛的合金，其只能通过上述方法才能制成溅射靶。

上述方法在AT PS 388 752中有详细的描述。

在溅射系统中，通常溅射靶采用机械手段固定在水冷铜板上以降低表面温度。最常见的是，完全由被溅射材料制成的溅射靶直接位于铜板上。

由于需要使尽可能多的材料用溅射靶雾化，溅射靶的总高度应尽可能地高。但是，需要考虑的是，随总高度增高而增高的溅射靶的热阻不能增加得太大，以确保溅射靶的表面温度保持在可靠值。

由于大多数被雾化的材料具有相对好的热导率和/或相对高的表面温度，常见的溅射系统中溅射靶的总高度相对较大，因此如果这些系统中溅射靶的总高度相对较低将会非常不利。

尤其是，使用溅射技术涂覆时，具有很好热导率的铝非常常用，因而尤其从溅射靶的总高度考虑，许多溅射系统利用铝的良好热导率。

在这些涂覆设备中，当铝和其它热导率较差的材料一起雾化，同时为了防止，例如，溅射靶的几种组分之间不需要的反应发生，溅射过程中表面温度不能太高，这样就会产生问题。因此，铝经常和钛一起使用，另外如果可用，也可加入用于涂覆的其它组分，尤其是可抗磨和抗剪切的组分。

使用这些材料制造的溅射靶，即使少量的钛也会明显降低铝的良好热导率。因此，对于这些溅射靶，如果按照常规溅射系统中的总高度来制造，在较高的涂覆速度下表面温度会过高而发生放热反应，而造成靶的毁坏。

但是，和铝一起利用溅射靶雾化的其它材料在涂覆过程中也非常关键并会引起问题。铝和钽、钕或钇的材料组合物可用于，例如，电子领域，而铝和镍及铬的材料组合物常用作光和磁贮存的介质材料。

例如，铝与锡、锌、银、钨、钼的材料组合物在应用中经常加入另外的钛部分以防磨损和剪切，其中有一种材料组分用作干膜润滑剂。

为了尽可能避免在涂覆过程中使用这些关键的材料组合物时产生上述问题，沉积速度通常应受限制以防止表面温度升得太高。

在较高的涂覆速度下不改变总高度而降低这些关键溅射靶的表面温度的一个可能方法是，在溅射靶与水冷铜板接触区域上用具有良好热导率材料制成的支承板作为部分溅射靶，然后将该支承板与铜板机械相连。

例如在WO 00/22185或US 5 397 050中描述了制造这样的蒸发源的方法，其中支承板通过焊接或扩散结合而与溅射靶相连。

按此方法制造蒸发源时，如在靶和支承板之间出现一个热导率差的过渡区域将很不利，其不能保证热量从溅射靶表面最佳地散发到支承板上，再散发到冷却铜板。

由于溅射靶表面温度只要略高几度就会导致雾化性能的缺陷，因而这些热导率差的过渡区域要尽可能地避免。

本发明的目的是开发一种制造用于物理气相沉积的蒸发源的方法，其中含铝组分的溅射靶与支承板相连，没有形成热导率差的过渡区域。

根据本发明，将含有粉末状起始材料的支承板与靶组分一起挤压成夹层式粉末部分，然后再成型即可以达到以上目的。

按此方法，在靶材料与支承板之间可以形成优异的连接，不形成热导率差的过渡区域，因此热量可以较好地从溅射靶表面散发到支承板上，再散发到水冷铜板。

通常溅射靶使用螺栓固定或夹在水冷板上，因而可以把靶上不能雾化的部分设计成支承板，这样在相同的总高度下，相对于没有支承板的溅射靶可以有更多的材料可以有效地蒸发。

为使靶材料能与支承板特别好地连接，靶优选至少含15原子％的铝。

本发明可以按特别有利的方式实行的溅射靶是由15原子％的铝和85原子％的钛制成的靶。