圓筒形濺射靶及其制造方法
【專利摘要】容易且可靠地接合圓筒形靶材和襯管，防止圓筒形濺射靶的破損并提高使用效率。通過空塞子(60)封閉襯管(40)的一端部而作為密封端部(42)，使熔融狀態(tài)的接合材料(30)存留于可插入設(shè)置在接合材料填充夾具(70)上的襯管的橫截面大致呈圓形的凹狀的接合材料保持部(72)，將密封端部(42)朝下方的襯管(40)隔開間隙(g)而插入到載置于接合材料填充夾具(72)上的靶材(20)的內(nèi)部，并通過該靶材(20)而插入到接合材料保持部(72)，從而，將熔融狀態(tài)的接合材料(30)從接合材料保持部(72)壓出，填充到靶材(20)的內(nèi)周面與襯管(40)的外周面之間的間隙(g)之后使其固化，并從接合材料填充夾具(70)卸下，除去空塞子(60)。
【專利說明】圓筒形濺射靶及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用于磁控濺射裝置中的圓筒形濺射靶及其制造方法。
[0002]本申請基于2012年7月18日在日本申請的專利申請2012-159966號以及2013年6月11日在日本申請的專利申請2013-122295號主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于本說明書中。

【背景技術(shù)】
[0003]作為磁控濺射裝置，有具備一邊旋轉(zhuǎn)靶，一邊進(jìn)行濺射的圓筒形濺射靶的磁控濺射裝置。在該磁控濺射裝置中，將磁鐵配置于圓筒形靶的內(nèi)側(cè)，并且，通過使冷卻水在靶的內(nèi)側(cè)流過，從而一邊冷卻靶，一邊使靶旋轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行濺射。
[0004]使用這種圓筒形濺射靶的濺射裝置的特征為，適用于大面積的成膜，且靶的使用效率非常高。圓筒形靶能夠使冷卻水在其內(nèi)部流過，因此冷卻效率高，從而能夠?qū)Π惺┘痈唠娏?，能夠進(jìn)行高速成膜。并且，一般平板靶的使用效率為十幾％?30%左右，相對于此，圓筒形靶的靶材的整個面成為濺蝕區(qū)域，因此可獲得約80%的非常高的使用效率。
[0005]這種圓筒形靶，以往主要使用于建材玻璃的表面涂層用成膜裝置，在制造要求嚴(yán)格的成膜氣氛的管理的電子部件時幾乎不被應(yīng)用，但是近年來，開發(fā)出面向制造太陽能電池和平板顯示器等大型電子部件的制造的旋轉(zhuǎn)陰極型濺射裝置。因此，要求以低成本制造高品質(zhì)的圓筒型靶。
[0006]在專利文獻(xiàn)I中記載有，在呈同心狀配置的圓筒形靶材與圓筒形基材(襯管)之間所形成的空間內(nèi)，利用壓力差將接合材料(焊材)緊密地填充，由此防止接合材料吸入空氣。
[0007]在專利文獻(xiàn)2中記載有，在圓筒形靶材與圓筒形襯管之間注入接合材料時使用轉(zhuǎn)接器，由此防止接合材料吸入空氣。
[0008]在專利文獻(xiàn)3中記載有，在沿上下方向配置的圓筒形靶材的下端部，插入上端部封閉的襯管，由此封閉圓筒形靶材的下端部，使熔融狀態(tài)的接合劑存留在該圓筒形靶材中，并且在該狀態(tài)下，將襯管朝圓筒形靶材的上端部壓入，由此將接合劑填充于圓筒形靶材與襯管之間。
[0009]在專利文獻(xiàn)4中記載有，在下端部封閉的圓筒形靶材中放入熔融狀態(tài)的接合材料，并且對此壓入下端部封閉的圓筒形基體，由此將接合材料填充于圓筒形靶材與圓筒形基體之間。
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2010-70842號公報
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開2011-84795號公報
[0012]專利文獻(xiàn)3:日本專利公開2011-127138號公報
[0013]專利文獻(xiàn)4:日本專利公開平8-60351號公報
[0014]將熔融狀態(tài)的接合材料注入到靶材與圓筒形襯管之間的情況下，若熔融狀態(tài)的接合材料吸入氣泡，則在氣泡部分熱傳遞變得不均勻，有可能冷卻效率降低，或者在接合后的濺射靶中產(chǎn)生破裂和剝離等破損。為了防止這種情況，提出利用壓力壓入接合材料，或施加振動而去除氣泡等方法。另一方面，雖然要求能夠可靠地保持以旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)而被使用的圓筒形濺射靶的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)制造方法，有時無法獲得這種結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，容易且可靠地接合圓筒形靶材和圓筒形襯管，形成在使用時能夠可靠地進(jìn)行保持的靶，防止制造時以及使用時圓筒形濺射靶的破損，并且提高圓筒形濺射靶的使用效率。
[0016]本發(fā)明為一種圓筒形濺射靶的制造方法，其通過接合材料而接合圓筒形襯管的外周面和圓筒形靶材的內(nèi)周面來制造圓筒形濺射靶，其中，將所述圓筒形襯管的一端部通過空塞子進(jìn)行封閉而作為密封端部，在橫截面大致呈圓形的凹狀接合材料保持部存留有熔融狀態(tài)的接合材料，所述接合材料保持部中能夠插入被設(shè)置于接合材料填充夾具的所述圓筒形襯管，將所述密封端部朝下方的所述圓筒形襯管，隔開間隙地插入到所述接合材料填充夾具所載置的所述圓筒形靶材的內(nèi)部，并通過該圓筒形靶材而插入到所述接合材料保持部，由此，將熔融狀態(tài)的所述接合材料從所述接合材料保持部壓出，填充到所述圓筒形靶材的所述內(nèi)周面與所述圓筒形襯管的所述外周面之間的所述間隙后使其固化，并從所述接合材料填充夾具卸下，除去所述空塞子。
[0017]根據(jù)該制造方法，通過將利用空塞子進(jìn)行封閉的圓筒形襯管的密封端部插入到由熔融狀態(tài)的接合材料所填滿的接合材料保持部，接合材料被壓出到圓筒形靶材的內(nèi)周面與圓筒形襯管的外周面之間的間隙而被填充。并且，在接合材料固化之后，僅通過從接合材料填充夾具取出，并除去空塞子和接合材料的溢出等不需要的部分，便能夠容易獲得由圓筒形靶材與圓筒形襯管接合而成的圓筒形濺射靶。該情況下，由于接合材料以從下方上升的方式填充于圓筒形靶材與圓筒形襯管之間的間隙中，因此防止因氣泡的殘留而產(chǎn)生空隙，牢固地接合圓筒形靶材和圓筒形襯管，并且能夠提高這些部件的熱傳導(dǎo)性而能夠使冷卻性能良好。
[0018]并且，在接合材料填充夾具中填充接合材料時，使插入到接合材料保持部的圓筒形襯管從圓筒形靶材的一端部突出，因此能夠容易制造出圓筒形襯管從圓筒形靶材的兩端突出的圓筒形濺射靶。此時，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整接合材料保持部的容量、空塞子的大小等，能夠調(diào)整壓出到各部件之間而被填充的接合材料的量。
[0019]該制造方法中，優(yōu)選在所述圓筒形襯管的所述外周面的至少一部分，設(shè)置相對于所述圓筒形靶材的所述內(nèi)周面形成一定間隔的間隔件。該情況下，相對于圓筒形襯管以同心狀配置圓筒形靶材，能夠獲得無偏心的圓筒形濺射靶。并且，由于圓筒形襯管與圓筒形靶材的間隙通過間隔件遍及整個圓周而變得均勻，由此熱傳遞性均勻，能夠防止制造時以及使用時因熱膨脹而引起的圓筒形濺射靶的破損。
[0020]在該制造方法中，優(yōu)選所述間隔件為銅制或SUS制間隔件。銅的熱傳導(dǎo)性高，因此圓筒形襯管與圓筒形靶材的熱傳遞性提高。另一方面，SUS的強(qiáng)度優(yōu)異，因此不易產(chǎn)生折彎等，在圓筒形襯管插入到圓筒形靶材時提高操作性。并且，也不會損傷熱傳遞性。
[0021]另外，在該制造方法中，所述接合材料為金屬系材料，優(yōu)選預(yù)先將所述圓筒形襯管的所述外周面以及所述圓筒形靶材的所述內(nèi)周面進(jìn)行金屬化。當(dāng)In系低熔點(diǎn)焊材等金屬材料用作接合材料的情況下，通過預(yù)先將圓筒形襯管的外周面與圓筒形靶材的內(nèi)周面進(jìn)行金屬化，從而在各周面接合材料順暢地流過而容易附著，因此在圓筒形襯管與圓筒形靶材之間不會形成氣泡等，能夠制造出可實(shí)現(xiàn)均勻的熱傳遞的圓筒形濺射靶。
[0022]并且，本發(fā)明為圓筒形濺射靶，其具備:圓筒形靶材；圓筒形襯管，從所述圓筒形靶材的兩端突出，并通過接合材料而接合于所述圓筒形靶材的內(nèi)周面；和間隔件，配置在所述圓筒形靶材的內(nèi)周面和所述圓筒形襯管的所述外周面之間的至少兩端部。
[0023]根據(jù)該圓筒形濺射靶，由于襯管從靶材的兩端突出，因此在濺射裝置中容易被可靠地保持，能有效地使用靶材的整個面。并且，通過間隔件，接合材料無間隙地填充于圓筒形靶材與圓筒形襯管之間，從而熱傳遞性良好，因此不易發(fā)生因熱收縮而引起的破損。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的圓筒形濺射靶及其制造方法，能夠容易且可靠地接合圓筒形靶材和圓筒形襯管，形成在使用時能夠可靠地進(jìn)行保持的靶，防止在制造時及使用時圓筒形濺射靶的破損，并且能夠提高圓筒形濺射靶的使用效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為表示本發(fā)明所涉及的圓筒形濺射靶的制造方法中的一工序的剖面圖。
[0026]圖2為表示在本發(fā)明所涉及的圓筒形濺射靶的制造方法中，圖1所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
[0027]圖3為表示本發(fā)明的所涉及的圓筒形濺射靶的剖面圖。
[0028]符號說明
[0029]10-圓筒形派射革巴,20-圓筒形革巴材,21-內(nèi)周面,30-接合材料，40-圓筒形襯管，41-外周面，42-密封端部，50-間隔件，60-空塞子，70-接合材料填充夾具，71-靶材保持部，72-接合材料保持部，P-墊片，g-間隙。

【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，針對本發(fā)明所涉及的圓筒形濺射靶及其制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圓筒形濺射靶10具備(圖3):圓筒形靶材(以下，稱作“靶材”)20 ;圓筒形襯管(以下，稱作“襯管”)40，從所述靶材20的兩端突出，并通過接合材料30接合于靶材20的內(nèi)周面21 ;和金屬制間隔件50,配置于祀材20的內(nèi)周面21與襯管40的外周面41之間的至少兩端部。
[0031]圖1?圖3中表示，通過接合材料30來接合襯管40的外周面41和靶材20的內(nèi)周面21而制造圓筒形濺射靶10的各工序。首先，在這些工序之前，將襯管40的一端部利用空塞子60進(jìn)行封閉而作為密封端部42，并且，在襯管40的外周面41的至少一部分，設(shè)置有相對于靶材20的內(nèi)周面21形成一定間隔的間隔件50(圖1)。
[0032]間隔件50適宜的是銅制或SUS制間隔件，例如，優(yōu)選為直徑0.8mm的線(wire)狀。并且，該間隔件50優(yōu)選設(shè)置成，通過用耐熱膠帶貼合于襯管40而能夠進(jìn)行設(shè)置，并能夠相對于襯管40呈同心狀配置靶材20，并且并不阻礙隨后所填充的熔融狀態(tài)的接合材料30的流動。即，優(yōu)選至少在襯管40的兩端部附近，在圓周方向的多個部位設(shè)置成朝長度方向延伸。
[0033]對靶材20及襯管40的材料和尺寸并沒有特別的限定，例如靶材20可使用由Cu、Ag、Ti等金屬或陶瓷等構(gòu)成的內(nèi)徑135mm、長度I?3m的筒狀部件，襯管40可使用Ti或SUS制的外徑133mm、長度I?3m的筒狀部件。對接合材料30并沒有特別的限定，例如可使用如In系低熔點(diǎn)焊材這種金屬系材料。當(dāng)靶材20的內(nèi)徑為135mm、襯管40的外徑為133mm的情況下，它們的間隙g的半徑為1_，作為祀材20的內(nèi)徑可使用134_?137mm,該情況下，間隙g優(yōu)選為0.5mm?2mm。若間隙g小于0.5mm,則接合材料30少且將喪失緩沖性，因此耐沖擊性有可能變?nèi)?，?dāng)間隙g大于2_的情況下，不易獲得使用時的冷卻效果，導(dǎo)致接合材料30的浪費(fèi)。
[0034]另外，預(yù)先將這些靶材20的內(nèi)周面21及襯管40的外周面41進(jìn)行金屬化。如下進(jìn)行金屬化，即例如對加熱狀態(tài)的各表面配置熔融狀態(tài)的接合材料30，一邊利用搭載加熱器的超聲波烙鐵等施加超聲波振動，一邊涂布接合材料30。通過金屬化，可促進(jìn)各表面的污垢的去除、氧化膜的還原、氣泡的去除等，能夠使接合材料30融合于各表面。
[0035]接著，如圖1至圖3所示，使用接合材料填充夾具70來接合靶材20和襯管40。接合材料填充夾具70具有:靶材保持部71，與沿上下方向配置的靶材20的下端面緊密接觸；及橫截面大致呈圓形的凹狀接合材料保持部72，形成于該靶材保持部71的內(nèi)側(cè)，并可插入襯管40。該接合材料保持部72的內(nèi)徑設(shè)定成，比襯管40的外徑大，且與靶材20的內(nèi)徑大致相等。靶材保持部71上配置有環(huán)板狀的墊片P，該墊片P使靶材20的下端面與接合材料填充夾具70緊密接觸，防止熔融狀態(tài)的接合材料30漏出。
[0036]首先，如圖1所示，使熔融狀態(tài)的接合材料30存留于接合材料填充夾具70的接合材料保持部72，并且將靶材20保持于靶材保持部71上并沿上下方向進(jìn)行配置。并且，將外周面41上具備間隔件50的襯管40，使通過空塞子60而被封閉的密封端部42朝下地插入到該靶材20的內(nèi)部，從而通過該靶材20插入到接合材料保持部72。
[0037]如圖2所示，在靶材20的內(nèi)周面與襯管40的外周面之間形成有間隙g，因此若將襯管40插入到接合材料保持部72，則熔融狀態(tài)的接合材料30從接合材料保持部72被壓出，填充到靶材20的內(nèi)周面21與襯管40的外周面41之間的間隙g中。在填充到該間隙g中的接合材料30固化之后，如圖3所示，將通過該接合材料30而彼此接合的襯管40與靶材20從接合材料填充夾具70卸下，除去不必要的空塞子60及溢出的接合材料30等，從而可獲得圓筒形濺射靶10。
[0038]另外，當(dāng)插入襯管40的下端部，且空塞子60的下端面到達(dá)接合材料保持部72的底面時，接合材料保持部72的總體容積只要大于等于在襯管40的外周面、接合材料保持部72的內(nèi)周面以及靶材20的內(nèi)周面之間形成的間隙的總?cè)莘e即可，如圖2所示，只要接合材料30在靶材20的上端稍微溢出的程度即可。
[0039]根據(jù)以上說明的本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的制造方法，如圖3所示，可獲得本發(fā)明所涉及的圓筒形濺射靶10，該圓筒形濺射靶10具備:圓筒形靶材20 ;圓筒形襯管40，從所述圓筒形靶材20的兩端突出，并通過接合材料30接合于圓筒形靶材20的內(nèi)周面21 ;和金屬制間隔件50,配置于圓筒形祀材20的內(nèi)周面21與圓筒形襯管40的外周面41之間的至少兩端部。
[0040]根據(jù)如以上所說明的本發(fā)明所涉及的制造方法，通過調(diào)整接合材料保持部72的深度和空塞子60的長度，能夠接合任意長度的靶材20和襯管40，并且能夠調(diào)整從靶材20的端部突出的襯管40的長度。從而，通過使襯管40的兩端部以任意長度從靶材20的兩端突出，能夠容易制造出具有在使用時能夠可靠地進(jìn)行保持的部分的圓筒形濺射靶10。
[0041]并且，在該圓筒形濺射靶10中，接合材料30在靶材20與襯管40的間隙g中從下端一邊上升一邊被填充，因此能夠防止因殘留有氣泡而產(chǎn)生空隙，從而無間隙地被填充。由此牢固地接合靶材20和襯管40，并且提高這些部件之間的熱傳遞性而有效地冷卻靶材20，因此不易產(chǎn)生因熱膨脹而導(dǎo)致的破損，在濺射裝置中進(jìn)行使用時，能夠?qū)A筒形濺射靶10施加高電壓，并能夠高速成膜。并且，由于能夠保持從靶材20突出的襯管40，因此可使用整個靶材20，能夠提高使用效率。
[0042]另外，本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在細(xì)部結(jié)構(gòu)中，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可追加各種變更。
[0043]例如，在實(shí)施方式中，靶材的內(nèi)周面與襯管的外周面之間的間隙g遍及整個圓周而形成，然而，只要能夠填充可接合這些靶材和襯管的量的接合材料，則未必在整個圓周形成間隙，可以局部形成間隙，例如形成沿靶材的長度方向的槽狀或螺旋狀的間隙等。
【權(quán)利要求】
1.一種圓筒形濺射靶的制造方法，通過接合材料而接合圓筒形襯管的外周面和圓筒形靶材的內(nèi)周面來制造圓筒形濺射靶，該方法的特征在于， 將所述圓筒形襯管的一端部通過空塞子進(jìn)行封閉而作為密封端部， 在橫截面大致呈圓形的凹狀接合材料保持部存留有熔融狀態(tài)的接合材料，所述接合材料保持部中能夠插入被設(shè)置于接合材料填充夾具的所述圓筒形襯管， 將所述密封端部朝下方的所述圓筒形襯管，隔開間隙地插入到所述接合材料填充夾具所載置的所述圓筒形靶材的內(nèi)部，并通過該圓筒形靶材而插入到所述接合材料保持部，由此，將熔融狀態(tài)的所述接合材料從所述接合材料保持部壓出，填充到所述圓筒形靶材的所述內(nèi)周面與所述圓筒形襯管的所述外周面之間的所述間隙后使其固化，并從所述接合材料填充夾具卸下，除去所述空塞子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒形濺射靶的制造方法，其特征在于， 在所述圓筒形襯管的所述外周面的至少一部分設(shè)有間隔件，該間隔件相對于所述圓筒形靶材的所述內(nèi)周面形成一定的間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓筒形濺射靶的制造方法，其特征在于， 所述間隔件為銅制或SUS制間隔件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的圓筒形濺射靶的制造方法，其特征在于， 所述接合材料為金屬系接合材料，預(yù)先將所述圓筒形襯管的所述外周面及所述圓筒形靶材的所述內(nèi)周面進(jìn)行金屬化。
5.一種圓筒形濺射靶，其特征在于，具備: 圓筒形祀材； 圓筒形襯管，從所述圓筒形靶材的兩端突出，并通過接合材料而被接合于所述圓筒形靶材的內(nèi)周面；及 間隔件，配置于所述圓筒形靶材的內(nèi)周面和所述圓筒形襯管的外周面之間的至少兩端部。
【文檔編號】C23C14/34GK104246003SQ201380019524
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】除補(bǔ)正則 申請人:三菱綜合材料株式會社