靶组件、靶、背板和冷却靶的方法

专利名称：靶组件、靶、背板和冷却靶的方法
技术领域：
本发明涉及靶背板(backing plate)、溅射靶(sputtering target)、靶组件和冷却賊射輩巴的方法。
背景技术：
于这种沉积技术一个极其重要的领域是半导体制造。图1中显示了 一种典型的物理气相沉积设备10的一部分的简图。设备10包括革巴 组件12，其包括具有上面连接有溅射靶16的背板14，和连接在背 板反侧的冷却板15。或者， 一些现有技术的组件构造缺乏冷却板(未 显示)。通常，设备10将包括用于在沉积作用期间支撑衬底的衬底固定 器18。提供的衬底20例如半导体材料晶片与靶16间隔开。靶16的 表面17可称为溅射表面。在操作过程中，'践射材料24从耙的表面17 上沉降下来，并作为薄膜沉积在包括衬底的溅射室的表面上，导致 薄膜22的成形。系统10中的'践射最普遍地在真空室中通过例如，直流^t控管贼 射或射频(RF)溅射来实现。在溅射作用期间，颗粒沖击表面17不仅 仅融化来自这种表面的材料，而且还导致靶的加热。因此，为了保 持靶和靶组件的完整性，并为了保持均匀且高品质的薄膜生产，靶 的冷却变得很重要。利用物理气相沉积可沉积各种材料，包括金属、合金和陶瓷。 常用的靶材料包括例如铝、钛、铜、钽、镍、钼、金、银、賴和其 合金。溅射靶通常由高纯度材料制成。因为许多高纯度材料是低强
度的，所以可将背板连接在靶上，以提供支撑，特别是对于靶处于 冷却系统所施加的压力下的应用。传统的背板通常由铜、铜合金(例如CuCr、 CuZn),或铝合金(例 如A16061、 A12024)形成。这些材料通常由于其热、电、磁特性而被 选择。铝合金可具有比铜合金低高达三倍的密度，而且还可具有较 弱的杨氏模量。为了提供靶的冷却，传统系统通常利用水冷，其中在定位于背 板后面，定位于背板14和冷却板15之间，或定位于背板和耙之间 的储槽中提供了水。然而，传统的冷却系统时常受到效率限制，并 且可能是有问题的。在背板的背面暴露于水中的组件构造中，冷却效率可能由于水 和靶之间的距离而受到限制。在备选的传统靶构造中，冷却利用沿 着靶背面的水通道(在靶和背板之间)，或者通过在设置于靶和背板之 间的插入物(未显示)中提供通道而实现冷却。图2中显示了一个用于 通道冷却的耙组件的典型的传统背板14。传统的背板14构造成可具有多个横过背板的正面32的狭窄通 道或开口 36，其中正面指将与^i且件中的靶对接的背衬面。背板14 具有周边区域30，并且显示为包括多个螺栓孔31,其可用于将背板 连接到靶上。应该懂得图2中所示的背板是一种典型构造，并且可 利用备选方法例如焊接或扩散压合将耙连接到背板上。然而，压合 和/或焊接技术可能由于靶和背板之间的热膨胀差异而存在问题，其 可能导致结合失效和/或从冷却^^和耙之间漏水。图2中所显示的传统背板的多个狭窄的平行通道还可能由于高 压而存在问题，这种高压用于产生穿过通道的水流。参见图3，其显 示了背板14的截面图，并且显示了于周边穿过背板14的背面34的 进水口 38。其中一个狭窄通道36被描绘成横过正面32，水穿过该 通道，经由穿过背面34的出口 40而离开背板。由于在溅射作用期 间有限的水流和高压，图2和3中所显示的背板构造可能导致漏水，
靶损伤和/或把变形。作为通道化的背板构造的备选方案， 一些传统的靶组件利用三 个或更多个包括靶的构件，将其连接在插入物或隔膜上，插入物或 隔膜连接在背板上。除了具有低容量的水流，这些多构件设计可能 较为复杂，并且可能导致在溅射期间的不对准，引起漏水。另外， 将靶和背板连接起来的常规方法可能促使靶翘曲和泄漏问题。因此，需要发展备选靶组件构造和用于溅射沉积的备选冷却方法。发明内容在一个方面，本发明包括靶背板。该背板具有构造成与溅射靶对接的第 一 面和相反的第二面。多个导流板(deflector)设置在第 一 面 上，其中各导流板的至少一部分是非线性的。本发明还包括靶背板， 其具有设置在第一面的外部的周边区域和相对于周边区域沿径向向 内设置的下凹部分。在下凹部分中提供了冷却剂导流板，并且凸起 部从导流板中凸出，并构造成能够插入到溅射靶中的开口中。在一个方面，本发明包括賊射耙，其具有构造成可与背板对接 的背面。该背面具有与靶溅射表面相反的表面。至少一个开口通过 该表面延伸到靶中，其中开口构造成可接受紧固件。在一个方面，本发明包括一种耙组件，其包括賊射耙，'践射輩巴 具有背面表面，并且具有从背面表面延伸而不完全穿过靶的开口 。 该组件还包括靶背板，其具有构造成与溅射耙的背面对接的正面。 凸起部从背板的正面凸出来，并可插入到靶的开口中。在一个方面，本发明包括一种耙组件，其包括具有背面的溅射 靶。该组件还包括一种靶背板，其具有构造成与賊射耙的背面对接 的正面，并且具有从正面延伸而不完全穿过背板的开口。凸起部从 靶的背面凸出来，并可插入到背板的开口中。在一个方面，本发明包括一种溅射靶组件，其包括賊射耙和背 板，并且具有设置在靶和背板之间的多个冷却剂导流板，其中各导 流板的至少 一些部分是非线性的。在一个方面，本发明包括冷却靶的方法。本发明提供了一种靶 以及与耙相关联的背板。冷却剂导流板设置在草巴和背板之间的间隔 中，其中冷却剂导流板沿着其长度的至少一部分是非线性的。冷却 剂在革巴和背板之间的间隔中流动。


下面参见附图描述本发明的优选实施例。图1是现有技术的物理气相沉积设备的一部分的筒图。图2是现有技术的背板的一部分的示意性底视图。图3是现有技术的背板沿着图2的线3-3剖切的示意性截面图。 图4是说明本发明一个方面的背板的示意性底视图。 图5是说明本发明另一方面的靶的示意性顶视图。 图6A是根据本发明一个方面的背板的示意性底视图。 图6B是图6A中所示的背丰反沿着线6B-6B剖切的示意性截面图。 图7是根据本发明一个方面的背板的示意性底视图。 图8是图7中所示的背板沿着线8-8剖切的示意性截面图。 图9是根据本发明 一个方面的溅射靶的示意性顶视图。 图IO是图9中所示的靶沿着线10-10剖切的示意性截面图。 图11是图7中所示的背板的一部分的放大的局部视图。 图12是图8中所示的背板的一部分沿着图11的线12-12剖切的 放大的局部截面图。图13是图9中所示的靶的一部分的放大的局部顶视图。图14是沿着图13的线14-14剖切的示意性截面图；图15是沿着图13的线15-15剖切的示意性截面图；图16是相对于图7中所示的备选背板构造的示意性顶视图。图17是相对于图9中所示的賊射耙构造的示意性顶视图。
图18显示了所测量的背板的偏转，其取决于根据本发明一个方 面的组件的压力。图19是在采用高压冷却的传统组件(上)与根据本发明设计的组 件(下)之间的把冷却剖面的比较。
具体实施方式
本发明的一个方面包括用于靶冷却和生产靶组件及其构件的方 法论，其改善了靶冷却特征。总地说来，本发明的靶构造相对于备选构造提高了冷却效率，并降低了冷却剂泄漏。以下将参见图4-14 来大致描述根据本发明的方法论和组件构造。首先参见图4，其显示了具有正面32的背板14,其中正面指将 与靶组件中的靶对接的背板面。如图所示，背板14具有环绕背板的 周边区域30，其具有穿过它的多个安装孔31。所示的安装孔的数量 仅仅用于举例说明的目的，并且背板可包括相对于所显示的数量更 少或更多的孔数量。或者，在一些利用备选技术将背板14连接到靶 上的实施例中，周边区域30可不具有安装孔31。根据本发明的一个方面，背板14可具有多个冷却剂导流板42。 这种导流4反结构彼此相对间隔开，/人而形成多个导流才反之间的冷却 剂通道44。与现有技术的构造相比，背板14构造成使得导流板42 沿着其长度的至少 一部分是非线性的和/或彼此相对非平行的。导流 板42沿着其长度的至少一部分可优选为弯曲的或弧形的。在一些情 况下，导流板42沿着其整个长度可以是弯曲的，如图4中所示。设置在给定背板上的导流板的数量并不局限于特定的值，并且 可依赖于例如背板尺寸和导流板的厚度等因素。导流板结构的数量 优选被限制为足以引导水或备选冷却剂流过对接的靶的背面而至需 要冷却的地方的最小数量。通过利用最小数量的导流板，可最大限 度地增加与冷却流体直接接触的靶的区域。这则允许冷却剂在比传 统构造低得多的压力下流动。
通过将背板14结合到靶组件中，可经由设置在背板入口侧46 的入口而引入水(或备选冷却剂)。通常，提供的入口将穿过与正面32 相反的靶背面的凸缘(周边)区域。水流通过导流板引导穿过靶，并穿 过背板14的通道44。导流板可构造成使得冷却剂被引导至最可能发 热的靶区域，和/或最需要耙冷却的地方。在相反的背板的出口侧48 上设有出口(未显示)。在特别的情况下，入口和出口将在背板上直接 横向相对，但可设想出备选构造。虽然并不局限于这种构造，但是在特定的实施例中，优选提供 两组导流板镜像如图4中所示，其中在这两组之间存在对称线，例 如图4中虛线49所示。对称线优选由入口和相对的出口来限定。对 称线两侧的导流板可称为第 一 和第二相对组，其中每组为相对组的镜像。虽然图4显示了各导流板42为均质弧形且同心的，但是应该懂由于在本发明的靶组件中可利用下降的冷却剂压力的能力，所 以可制造利用螺栓和O形环的组件，同时避免了高压泄漏问题。这 可导致较低的故障率，并允许使用较廉价的靶。另外，根据本发明 的组件可由两部分(连接器件除外)制成；背板和靶，而不利用插入物 或其它中间结构。另外，本发明的背板是可再次使用的。虽然图4显示了导流板42与背板是整体式的，但是应该懂得， 本发明还设想出具有与靶的背面构成整体的导流板，或在耙和背板 上都具有导流板的组件。图5中显示了一种典型的靶16,其沿着靶 的背面58具有根据本发明的冷却剂导流板42'。与耙相关联的导流板 42'可按照与上面参照图4中所示背板所论述相类似的方式引导冷却 剂穿过通道44'。如图所示，耙可包括关于对称线69的镜像导流板组。 应该懂得，根据本发明的靶可具有相对于图5的备选导流板构造， 包括但并不局限于以下相对于背板所论述的各种构造。在一种备选构造中，可相^j"靶和背板(未显示)独立地提供导流 板，并可通过靶和背板的夹紧或备选连接作用而将其保持在靶和背 板之间的间隔中。例如，可在背板、耙或这两者的表面中提供凹槽 或沟槽，用于插入导流板。独立的导流板可构造成具有略微超过靶 和背板之间的间隔高度的高度，使得在插入到凹槽中时，导流板可 跨过这两个构件之间的间隔。凹槽可用于导流板在组件中的定位和接至背板上，其还可用于将导流板保持在合适位置上。然而，在特 殊的应用中可优选作为背板的一整体部分而提供导流板，其可重复 使用，从而最大限度地减小了靶的制造成本和整个靶组件的成本。被流动改变装置/导流板所占用的区域可优选小于革巴的暴露区域 (即溅射表面)的50%。导流板所占用的区域更优选小于这种濺射区域 的10%。对于特殊的应用，导流板所占用的区域小于溅射区域的3%， 并且在特殊的情况下可小于这种区域的1%。接下来参见图6A，其显示了一种根据本发明的典型的备选导流板构造。虽然显示和论述为设置在背板上，但是导流板构造可备选或额外地存在于靶的背面上。如图所示，背板14具有入口侧46和 出口侧48，其限定了在导流板组42a之间的对称线。在所显示的构 造中，各组导流板包含三个由通道44分隔开的有轮廓的导流板。各 组中两个径向最外面的导流板包括弧形部分50a,并可具有至少一个 伸长的端部50b。第二弧形部分50c可在相对于部分50a的弧方向相 反方向上弯成弧形。在所示的实施例中，相反的弧形部分50c :被伸长 部分50b所包括，然而可设想出备选的弧形部分的相对位置和弧形 曲率。伸长部分50 (当存在时)优选存在于导流板的末端，靠近入口 侧46。伸长部分还可存在于导流板的末端，靠近输出端48处，然而， 当存在时，这种伸长区域可优选比存在于入口附近的伸长区域更短。导流板42a的横向宽度并不局限于特定的值。另外，给定组中的 不同的导流板可具有彼此相对不同的宽度。如图6A中所示，各组中 的其中一个导流板可具有一个或多个延伸穿过它，并进一步延伸穿过背板14的螺栓孔51。这可用于提供径向中间螺栓，以便将背板14固定在根据本发明的靶组件构造中的靶上。出于当前描述的目的， 词语''径向中间"或"中间"可指径向设置在背板或耙中心和周边区域之间的特征。虽然没有在图6A中特别显示出来，组中的补充或备选导 流板还可具有足够的宽度，以允许包容穿过它的螺栓孔。本发明还设想出提供一个或多个在背板中心点或其附近穿过背 板14的螺栓孔53，以进一步将靶和背板固定在组件中。参照图6B， 其显示了居中地穿过背板14的中心螺栓80。图中还显示了延伸穿过 背板和最外面的导流板42a的径向中间螺栓82。应该懂得，在使用 中心螺栓的情况下，其可称为中心连接，并可单独地或结合通过开 口 51的中间径向连接和/或穿过周边开口 31的周边螺栓一起使用。在将背板14结合到靶组件中时，螺栓80和/或82可不完全穿过 相关联的靶，例如通过在靶中提供构造成可接受相应螺栓的螺紋孔。 所示的螺栓连接是示例性的，并且可以是备选紧固件，例如销或其 它穿过背板并进入到靶中的结构。在备选实施例中，紧固件可穿过 靶。导流板42a并不局限于特定的高度，并且可优选在背板14至对 接靶的背面表面之间延伸达整个距离。然而，本发明还设想其中一 个或多个导流板42a或其部分不完全延伸至对接靶表面的整个距离的 实施例。对于根据本发明的靶组件，可优选提供强度较好的靶材料，因 为同当前连接技术(例如压合)比较而言，可将把以相对较少的连接点 而机械地连接在背板上。高强度的靶材料的使用可允许最小限度地 减少装配到靶和背板上的构件。相反，利用相对较低强度的材料的 传统组件时常利用连接在靶上的第 一 背板和连接在第 一 背板上的第 二背板，其中冷却通道设置在第一和第二背板之间。本发明组件中 的中间背板的缺失可允许靶较厚，从而为溅射提供更大量的材料和
较长的靶寿命。为了实现用于根据本发明 一个方面的组件中使用的高强度靶，可利用例如相等通道角度挤压技术ECAE(equal channel angular extrusion)或其它大塑性变形技术等方法增强或最大限度地提高材料 强度，尤其对于相对较软的材料，例如铝和铝合金。在利用高强度 材料的情况下，可优选将组件构造成可用于最小连接，例如只在中 心和边缘处，从而最大限度地减小由于例如穿过导流板结构的中间 径向连接而破坏水流的任何潜在的缺点。接下来转到图7,显示了具有多个有轮廓的导流板42b的背板14 其轮廓与图6中所示的轮廊相似。所示的导流板42b比之前所示的 那些导流板更薄，并可在将提供不穿过导流板的螺栓的备选实施例 中使用。在特别情况下，可在特殊位置提供于导流板42b上面延伸 的凸起部52a-52e，其中图8的截面图中更清晰地显示了这种凸起部。 凸起部部分52a至52e可称为"键"，并可以特定的样式提供，该样式 是存在于对接的靶表面上的开口样式的镜像(见图9)。中间键52的数 量可变化，并且还可改变这种径向内键沿着各种导流板的位置。如图7和图8中所示，背板14可选地包括具有头部57的中心 键54，其在导流板42b的高度上延伸。应该懂得，本发明还设想彼 此独立地利用中心键54和径向键52a-52e。参见图8，其显示了背板14沿着图7的线8-8剖切的截面图。 如图所示，周边区域30包括位于背板正面32中的下凹部分或空腔 33。图中显示导流板42b跨过了空腔33的底部和正面32的最上面 的高度之间的距离。图中显示了中间键52b在最上面的表面上延伸。 中心键54可包括杆部分55，其从空腔底部延伸至背板的最上面的表 面上。中心键54还可包括一个或多个延展部分，其横向延伸而超过 杆的宽度，从而形成头部57。再次参见图7,这些延展部分可如图 所示横向相对。然而，本发明可设想利用相对于图中所显示的键形状的备选键形状。虽然图中显示中间键52为沿径向向内从相关联的
导流板中延伸出来，但是键52可从导流板中向外延伸出来，并可具 有备选形状，和/或可沿径向向内和沿径向向外从导流板中延伸出来。参见图9,其显示了根据本发明的靶16，其可与图7中所示的 背板14结合起来使用。如图所示，把16可包括周边区域60，其可 具有多个穿过它的螺栓孔61。这种螺栓孔可与背板14上的相应的开 口 31对准(图7)。靶16具有表面58，其与溅射表面59相对(图10中更清晰地可 见)。如图9-10中所示，表面58可构造成具有中间开口 62a-62e的样 式，其是图7所示背板14上的键52a的样式的镜像。靶16还可包括 环绕着靶16的内径，并将开口 62a-62e互连起来的通道64。参见图 10,其进一步显示了通道64,而且显示了表面58下面的延展部分63， 其中延展部分63相对于通道64的表面开口部分而沿径向向内延伸。靶16具有中心开口 66，其具有与背板14上的中心键54的形状 成镜像的形状(图7)。参见图9应该注意到，耙16相对于图7中所示 的背板14旋转了 90° 。参见图10，其显示了开口 66的延展部分67， 其双向且4黄向地/人表面58下面的开口 66的中心部分延伸出来。如图9中所示，通道64和开口 66的延展部分67可完全包围輩巴 的一部分。或者，通道64或其部分可仅仅部分地从开口 62朝向下 一相邻的开口延伸。类似地，中心开口 66的延展部分67可形成围 绕如图所示的耙上的中心点的圆形路径，或者可备选地不完全地延 伸到表面58以下的整个中心圆形区域。在一种备选构造中，靶而非背板可包括导流板，其具有根据本 发明的凸起部。例如与如图7-8中所示的背板相关联的导流板和键可 替换如图5中所示的靶的导流板。构造成可与这种靶对接的背板可 具有与图9的靶相关联所示的开口的相应样式。本发明还设想具有 这里所论述的任何备选4建样式的靶，以及具有相应的构造成可接受 键的开口样式的背板。图11-15显示了用于根据本发明的靶组件的键连接构造的各个方
面。如图11中所示，中心键54可具有两个相对的横向延展部分57。应该懂得，可改变这些延展部分的形状，而且这种延展部分不需要是直接横向相对的。提供的键54优选具有与这种背板相关联的靶中 的开口成镜像的形状。图13中显示了靶中的典型的镜像开口。参见 图12,其显示了横向向外凸出，并且高度高于杆部分55的延展部分 57。当背板14倒转，使得正面32将与靶对接时(图13)，键部分54 可与耙中的开口 66对准，并装配到开口 66中。这种背板与耙的配 合可随后进行靶和背板彼此相对旋转，使得凸起部部分57在通道延 展区域55中旋转而滑动到表面58的下面，从而机械地将靶和背板 接合起来。如图14中所示，开口 66构造成可在一个方向上接受匹配的键， 并且如图15中所示，键在开口中的回转可保持^t，以便将背板锁定 在輩巴上。再次参见图7-10，中间键52a-52e的样式与耙中的开口 62a-62e 的样式成镜像，使得在插入中心键54时，各中间键52插入在靶的 相应的开口 62中。靶相对于背板的旋转使凸起部52a在靶的表面58 下滑动，用于额外增强靶和背纟反之间的锁定强度。中间键的数量、尺寸和定位并不局限于图7-10中所示的背板和 靶上所描绘的样式。图16-17中显示了一种典型的备选键样式。参见 图16,其显示了具有中间键52f-52k的背板14。注意，所展现的键 不全是相等尺寸。图17中显示了互补的靶，其具有适用于接受背板 的键的开口 62f-62k的样式。优选提供一种键样式使得背板的键只有 在特别对准时，可插入到靶的开口中。这种样式提供了在靶和背板 之间恰当对准的简易性。应该懂得，本发明可设想利用相对于所示五个键和六个键样式 更少量或更大量的中间键的键样式。还可改变键沿着给定的导流板 的位置，并且可在更少或更多导流板上提供键，而非图中所示的具 有两个带键的导流板的样式。 虽然图7-17中所显示的靶和背板结构如图所示并描述为具有中 心键和中间径向键，但是应该懂得可彼此独立地使用这些特征。另 外， 一个或多个这些特征可被螺栓连接构造所替代，例如如上所述。 另外，可如图所示使用周边螺栓，或者可省略它，或者可被周边区 域的耙和背板之间的插入物或其它连接或压合技术所替代。根据本 发明的键构造的利用可最大限度地减小或防止漏水，漏水可能是由 于利用具有螺栓孔或其它开口的组件的真空应用而引起的，这些螺 栓孔或其它开口穿过靶、穿过背板或穿过这两者。根据本发明的组 件可允许水或其它冷却剂在靶和背板之间，在相对较低的冷却剂压 力下流动，而不使用补充元件(如通道化的插入物)。采用了键凸起部时的本发明的构造还允许靶和背板彼此相对旋 转，用于对准调整。因此，可比传统的组件更容易地对准和组装包 括这些构造的组件。传统靶组件中可获得的和使用的耙材料和背板材料，例如背景 部分中所论述的那些材料，以及仍然有待研制的材料都可用于本发 明的组件。在特别的应用中，可优选铝合金背板来提供材料强度。由于根据本发明的组件中的靶和背板之间的有限或最小的机械连接，因此可优选使用强度较好的耙材料，例如ECAE处理材料。 ECAE材料还可用于根据本发明的背板。在特殊的情况下，优选最大 限度地减小径向键的数量，用于最大限度地减小破坏水流的潜在缺 点。然而，中心键的使用可有岁文地限制中心翘曲，并且额外的中间 键可提供进一步的稳定性，并降低靶翘曲。供靶和背板，并可将其结合到靶组件中。在特别的方面，在耙和背 板的其中一个或这两者具有冷却剂导流板的情况下，导流板存在于 组件相关联的靶和背板之间形成的间隔中。冷却剂在该间隔中流动， 以冷却靶。如上所述，根据本发明的导流板可使至少一部分冷却剂 在冷却剂入口至出口之间的非线性的路径中偏转穿过间隔。
根据本发明的靶组件进行压力测试和冷却研究。压力测试利用 两类压力试验来执行。利用自由地流过整个系统的水可获得的最大 流率来执行开放系统测试。对于开放系统测试，监测系统出口处的 偏转、压力(压力计处)、泄漏和流率。表l中呈现了使用一种具有中心键和半径中间键(mid-radius key) 的靶组件的开放系统测试的结果。该结果表明，开放系统中没有发 生泄漏。也没有检测到靶的偏转和背板的偏转。表l开it系统的压力试-睑初始流率(源处).出口流率压力(压力计处)背板的 偏转靶的偏 转泄漏5.62加仑/分钟 (21.35升/分钟)N/A5磅/平方英寸0毫米0毫米无12.48加仑/分钟 (48升/分钟7.995加仑/分 钟(30.75升/ 分钟)11磅/平方英寸0毫米o毫米无对于相同的靶组件(带有中心键和半径中间键)还执行了封闭系统 测试。封闭系统测试利用受控制的压力，这种压力控制通过使水开 始流动，并逐渐地打开调节器至特定的预定压力而实现。在达到规 定的压力时，调整流量，以保持恒定的压力。在封闭系统测试期间，监测系统出口处的偏转、压力计处的压力、泄漏和流率。表2中呈 现了对中心键和半径中间键执行封闭系统研究的结果。结果表明， 缺乏沿着线A和线B的可检测到的靶偏转和零至最小的耙背板偏转 (线A指在背板上的入口和出口之间延伸的直线，并且线B居中地在 垂直于线A的背板表面上延伸)。对于任何测试压力，都没有发生漏 泄。
表2封闭系统试验压力(读自压力 计)恒定压力 下的时间靶偏转背板偏转 (线A)背板偏转 (线B)泄漏5磅/平方英寸5分钟0毫米0毫米0毫米无10磅/平方英寸5分钟o毫米0毫米0毫米无15磅/平方英寸5分钟0毫米0毫米0毫米无20磅/平方英寸24小时0毫米0.25毫米0毫米无25磅/平方英寸24小时0毫米0,5毫米0毫米无30磅/平方英寸24小时0毫米0.75毫米0.25毫米无35磅/平方英寸72小时0毫米0.9毫米0.25毫米无类似的封闭系统和开放系统测试是针对具有中心螺栓(利用铝合金A12024 T351),或中心键(利用铝合金6061 T4的背板)的耙组件而 进行的。图18中呈现了这种研究的结果以及对组件的开放系统和封 闭系统测试，这种组件具有带有中心螺栓和半径中间螺栓的背板。 在图18的图表中圏出了经估算的优选的操作压力和水流量的范围区域(基于模型和实验)。图18中呈现的结果揭示了利用具有中心螺栓和半径中间螺栓的 背板的组件，其显示完全没有背板偏转和超出圈出来的优选的操作 压力和水流量的范围。图18中所呈现的针对开放系统测试的条件包 含在10-15磅/平方英寸的压力下，每分钟8-9加仑的流率。封闭系统 的条件是在高达35磅/平方英寸的压力下执行的。在封闭系统下，即 使沿着线A的偏转也保持小于1毫米，其具有最少量的螺栓支撑。 对于具有中心螺栓和半径中间螺栓的组件，即使在几个达35磅/平方 英寸压力的大压力试验72小时之后，也没观察到泄漏。对于本发明的组件，执行了其相对于传统的高压力冷却的靶冷 却效率的比较。图19显示了针对利用高压(80-100磅/平方英寸)冷却 的传统靶的冷却剖面(上)和用于利用低压(大约10磅/平方英寸)冷却 的本发明的靶组件的靶冷却剖面(下)。研究指示本发明的组件可提供
充分的冷却效率，以允许利用低压力。总地说来，本发明的组件在10-20 磅/平方英寸的压力下可通常给予充分的冷却，但可设想更高的压力。 这种低压操作范围相对于传统上利用的较高压力降低了靶翘曲。许靶组件可比传统的组件更具成本效率，因为其降低了制造成本。 本发明的组件利用较少的部件(缺乏冷却板)，以获得所需的冷却效 应，并因而更容易制造出来。相对于传统的组件，由于使用机械的 紧固件，所以还简化了本发明的靶和背板的连接和对准，其可消除 通常用于传统组件的两个压接步骤，并允许通过旋转而对准(如上所另外，高强度材料例如ECAE材料的使用可进一步减少翘曲，并可 允许靶更深地溅射到靶材料中。
权利要求
1.一种靶背板，包括构造成与溅射靶对接的第一面；与所述第一面相反的第二面；和设置在所述第一面上的多个导流板，其中各导流板的至少一部分是非线性的。
2. 根据权利要求1所述的靶背板，其特征在于，所述多个导流 板包括第 一组导流板和第二组导流板，所述第 一组和第二组关于对 称线而彼此成镜像。
3. 根据权利要求1所述的靶背板，其特征在于，所述多个导流 板中包含的 一 些导流板包括弧形部分，其中来自其中至少 一 些导流 板的所述弧形部分是同心的。
4. 根据权利要求1所述的靶背板，其特征在于，还包括冷却剂 入口和冷却剂出口，其中，所述多个导流板形成了多个冷却剂通道，其中，在所述冷却剂入口和所述冷却剂出口之间的距离的至少 一部 分上，冷却剂偏离线性流动路径而发生了偏转。
5. 根据权利要求1所述的靶背板，其特征在于，所述多个导流 板中包含的至少一些导流板包括在第 一方向上弯成弧形的第 一弧形 部分，以及在与所述第一方向相反的第二方向上弯成弧形的第二弧 形部分。
6. —种靶背板，包括 构造成与賊射靶对接的正面；设置在所述正面的外部的周边区域； 在所述正面的周边区域上沿径向向内设置的下凹部分； 所述下凹部分中的冷却剂导流板；和从所述冷却剂导流板凸出来的凸起部，其构造成用于插入到賊 射耙的开口中。
7. 根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述冷却剂导流板是由所述背板包括的多个冷却剂导流板的其中一个冷却剂导流 板，各个单独的导流板设置在所述下凹部分中。
8. 根据权利要求7所述的背板，其特征在于，其中至少两个导 流板包括构造成能够插入到賊射草巴的开口中的凸起部。
9. 一种';贱射革巴，包4舌构造成可与背板对接的背面，所述背面包括表面； 与所述背面相反的溅射表面；至少一个穿过所述表面而延伸到所述耙中的开口 ，其中，所述 开口构造成可接受紧固件。
10. 根据权利要求9所述的靶，其特征在于，所述紧固件是居 中地穿过背板的螺栓。
11. 根据权利要求9所述的靶，其特征在于，所述紧固件与所述背板构成整体。
12. 根据权利要求11所迷的耙，其特征在于，所述耙包括与所 述开口相关联，并从所述开口沿径向延伸出来的表面下的通道，所 述紧固件可在所述通道中滑动。
13. —种贼射靶，包括 构造成可与背板对接的背面； 设置在所述背面上的冷却剂导流板；和从所述冷却剂导流板凸出来的凸起部，其构造成能够插入到背 板的开口中。
14. 根据权利要求13所述的靶，其特征在于，所述冷却剂导流 板是所述靶所包括的多个冷却剂导流板的其中 一个冷却剂导流板。
15. 根据权利要求14所迷的耙，其特征在于，其中至少两个冷 却剂导流板包括构造成能够插入到背板的开口中的凸起部。
16. —种耙组件，包括溅射靶，其具有背面表面，并具有从所述背面表面延伸而不完 全穿过所述靶的开口；耙背板，其包括构造成可与所述賊射耙的背面对接的正面；和从所述背板的正面凸出来的凸起部，所述凸起部可插入到所述 萆巴的开口中。
17. 根据权利要求16所述的组件，其特征在于，所述开口由从 所述背面表面延伸而不完全穿过所述靶的多个开口所包括，其中， 所述背板包括多个凸起部，所述多个凸起部可插入到所述多个开口中。
18. 根据权利要求17所述的组件，其特征在于，所述靶包括与 所述多个开口相关联的表面下的通道，并且所述凸起部可在所述表 面下的通道中通过所述耙相对于所述背板的旋转而滑动。
19. 根据权利要求18所述的组件，其特征在于，通过将所述凸 起部插入到所述开口中，并且通过所述靶相对于所述背板的后续旋 转而使所述靶连接到所述背板上。
20. 根据权利要求19所迷的组件，其特征在于，所述组件还包 括位于所述靶的周边区域附近的紧固件，其中，所述紧固件在所述 靶相对于所述背板的旋转之后而进行紧固。
21. 根据权利要求16所述的组件，其特征在于，所述凸起部沿 径向居中于所述背板上。
22. 根据权利要求16所迷的组件，其特征在于，还包括穿过所 述背板的径向中心，且至少部分地穿过所述靶的径向中心的中心螺 栓。
23. —种賊射耙组件，包才舌 賊射草巴；背板j 和设置在所述靶和所述背板之间的多个冷却剂导流板，各导流板 的至少一部分是非线性的。
24. 根据权利要求23所逸的賊射耙组件，其特征在于，所述多 个导流板包括第一组导流板和第二组导流板，其中，所述第一组和 第二组关于对称线进行设置。
25. 根据权利要求23所迷的溅射靶组件，其特征在于，其中至 少 一 些导流板包括弧形部分。
26. 根据权利要求23所述的賊射耙组件，其特征在于，所述导 流板与所述靶构成整体。
27. 根据权利要求23所述的賊射耙组件，其特征在于，所述导 流板与所述背板构成整体。
28. 根据权利要求23所迷的賊射靶组件，其特征在于，中心螺 栓延伸穿过所述耙的中心和所述背板的中心。
29. 根据权利要求23所述的賊射耙组件，其特征在于，所述輩巴 和所述背板的其中至少 一个包括利用等通道角度挤压技术进行加工 的材料。
30. —种冷却耙的方法，包括 ' 提供靶；提供与所述靶相关联的背板；在所述耙与所述背板之间的间隔内提供冷却剂导流板，所述冷 却剂导流板沿着其长度的至少 一部分是非线性的；和 使冷却剂在所述靶与所述背板之间的间隔内流动。
31. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述导流板包 括同心的弧形部分。
32. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述组件包括 位于所述组件的第一径向侧的冷却剂入口 ，以及设置成与所述入口 沿径向相对的冷却剂出口，其中，所述导流板使至少一部分冷却剂 在穿过间隔的非线性的流动路^圣上从所述入口偏转至所述出口 。
33. 根据权利要求30所迷的方法，其特征在于，其中至少一些 导流板跨过所述间隔的深度。
34. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，其中至少一些导流板与所迷背板构成整体。
35. 根据权利要求30所迷的方法，其特征在于，其中至少一些导流板与所述賊射耙构成整体。
36. 根据权利要求30所迷的方法，其特征在于，利用至少一个 从所述背板凸出来，并插入到所述靶的开口中的凸起部将所述靶连 接到所述背板上，其中，所述开口只是部分地穿过所述耙而延伸。
全文摘要
本发明包括具有冷却剂导流板的背板，其中各导流板的至少一部分是非线性的。从背板中凸出来的凸起部构造成能够插入到溅射靶的开口中。本发明包括具有至少一个开口的靶，所述开口接受穿过背面而延伸到靶中的紧固件。本发明包括一种靶组件，其具有从背板中凸出来并可插入到靶的开口中的凸起部。本发明包括一种具有设置在靶和背板之间的多个冷却剂导流板的靶组件。各导流板的一部分是非线性的。本发明包括冷却靶的方法。冷却剂导流板设置在靶和背板之间的间隔中，其中冷却剂导流板沿着其长度的至少一部分是非线性的。
文档编号C23C14/34GK101213319SQ200680024290
公开日2008年7月2日 申请日期2006年5月2日 优先权日2005年5月2日
发明者A·N·A·弗拉格, F·阿尔富德, H·A·德特拉夫, S·D·赖特, S·R·赛尔斯, S·费拉斯, V·斯佩奇亚尔, W·H·霍尔特 申请人:霍尼韦尔国际公司