專利名稱：形成三維物理汽相沉積靶的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及形成比如中空的陰極磁控管靶的三維物理汽相沉積(PVD)靶(或靶標)的方法，背景技術物理汽相沉積(或蒸汽沉積(PVD))是一種在半導體制造過程中用來形成材料薄層的通常使用的方法。PVD包括濺射過程。在一個示例性的PVD過程中，將一個陰極靶暴露給一個高強度粒子束。當高強度粒子撞擊靶的表面時，這些粒子迫使材料由靶的表面發(fā)射出來。隨后這些材料可以在半導體基底上固結，以在基底上形成一個材料薄膜。
在可能與半導體基底表面相關聯(lián)的各種波動起伏的構造上企圖獲得一個均勻的薄膜厚度的PVD過程中遇到了困難。人們一直試圖用靶的幾何形狀來著手克服這些困難。因此，當前在商業(yè)上正在生產(chǎn)多種靶的幾何形狀。參考圖1-12描述了示例性的形狀。圖1和2分別示出了一種Applied Materials Self Ionized Plasma PlusTM靶結構10的等角投影圖和側剖視圖。圖3和4分別示出了一種Novellus HollowCathode MagnetronTM靶結構12的等角投影圖和側剖視圖。圖5和6分別示出了一種Applied Materials EnduraTM靶結構14的等角投影圖和側剖視圖。圖7和8分別示出了一種平面靶結構16的等角投影圖和側剖視圖。圖9和10分別示出了一種Tokyo Electron Limited(TEL)靶結構18的等角投影圖和側剖視圖。圖11和12分別示出了一種ULVAC靶結構20的等角投影圖和側剖視圖。
圖2，4，6，8，10和12中的每個側剖視圖示出了所包括的水平尺寸“X”和豎直尺寸“Y”?！癥”與“X”的比可以決定靶是所謂的三維靶還是二維靶。具體地說，每個靶包括由大約15英寸到大約21英寸的水平尺寸“X”。Applied MaterialsTM靶(圖2)典型地包括大約5英寸的豎直尺寸“Y”，NovellusTM靶(圖4)典型地包括大約10英寸的豎直尺寸，EnduraTM靶(圖6)典型地包括由大約2英寸到大約6英寸的豎直尺寸，而平面靶典型地包括比大約1英寸小或者等于大約1英寸的豎直尺寸。為了解釋本文件和附在后面的權利要求書的目的，如果靶有比圖8的簡單平面靶更復雜的形狀，就將把它看作是一個三維靶，并且在某些情況下，三維靶可能是豎直尺寸“Y”與水平尺寸“X”的比大于或等于0.15的靶。在本發(fā)明的特別情況下，三維靶可能有大于或等于0.5的豎直尺寸“Y”與水平尺寸“X”的比值。如果豎直尺寸“Y”與水平尺寸“X”的比值小于0.15，就將該靶視為一個二維靶。
可以將Applied MaterialsTM靶(圖2)和NovellusTM靶(圖4)認為是包括復雜的三維幾何形狀，原因在于，制造出有這樣的靶的幾何形狀的整體靶很困難。Applied MaterialsTM靶(圖2)和NovellusTM靶(圖4)都有如下的幾何形狀特點，包括至少一個杯狀部分11，它具有一對相對的端部13和15。端部15是開口的，而端部13是封閉的。杯狀部分11具有在其中伸展的中空部分19。進而，每個杯狀部分11具有限定中空部分19的周邊的內部表面(或內表面)21，以及與內表面成相對關系的外表面23。外表面23圍繞著每個杯狀部分11伸展，并且在角部25包繞著封閉端13。靶10和12中的每個靶具有由外表面限定且在端部13與15之間伸展的側壁27。圖2和4的靶10和12還都具有如下特點，一個凸緣29圍繞著側壁27延伸。圖4的靶12與圖2的靶10之間的區(qū)別在于，靶10有一個內腔17，其通過靶的中心向下延伸，使得靶10的杯狀部分11相對于靶12的杯狀部分變窄。
與二維靶或者平面靶相比，在物理汽相沉積過程中采用三維靶可能有多個優(yōu)點。這些優(yōu)點可以包括在所沉積的材料的數(shù)量和/或品質方面的均勻性。然而，有許多材料，把它們做成三維靶很困難。例如，將包括相對較脆的材料如釕，鎢和鉬中的一種或多種的材料，基本上由相對較脆的材料構成的材料，或者由相對較脆的材料構成的材料做成三維靶可能很困難。但是仍然希望這些材料可以用于濺射沉積過程。例如，釕在半導體工業(yè)中對于結合進阻擋材料中可能是有用的。因此，就希望開發(fā)出形成三維靶的新方法，這些新方法可適用于采用相對較脆的材料。還有一些材料，雖然它們不是特別脆，但是很難用傳統(tǒng)的技術把它們做成三維靶。還可能希望這些新方法可應用于用傳統(tǒng)的方法難以做成三維靶的多種材料。

發(fā)明內容
在一個方面，本發(fā)明包括一種形成中空的陰極磁控管靶的方法。形成一個罐，它的形狀基本上與所希望的中空陰極磁控管靶的形狀互補。將成粉末的材料放置在罐內，這種成粉末的材料包括銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種；和/或由鋁化物，硅化物，硅化物和硫族化物構成的一組材料中挑選出的一種或多種材料。在本發(fā)明的某些情況下，銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種可以是合金的形式。使罐內的粉末經(jīng)受熱均衡加壓(hot isostaticpressing)，以使材料形成物理汽相沉積靶，該靶基本上建議所希望的中空陰極磁控管靶的形狀。在接續(xù)的加工步驟中，移開罐的某些部分或全部。
在一個方面，本發(fā)明包括一種由很難或者不可能擠壓成三維形狀的材料形成三維的物理汽相沉積靶的方法。形成一個罐，它的形狀基本上與靶的所希望的三維形狀互補。將成粉末的材料放置在該罐中，且使罐內的成粉末的材料經(jīng)受熱均衡加壓，以使材料形成物理汽相沉積靶，該靶基本上具有所希望的三維形狀。由物理汽相沉積靶移開罐的至少一部分。在某些情況下，可以由物理汽相沉積靶移開罐的全部，而在其它情況下，由物理汽相沉積靶僅移開罐的一部分，將罐的剩余部分結合成為裝接到物理汽相沉積靶上的背板。
在罐的一部分仍然裝接到物理汽相沉積靶上作為背板的情況下，可以將凸緣裝接到罐的這部分上?？梢栽谶M行熱均衡加壓之前裝接上凸緣作為罐的一部分，或者可以在熱均衡加壓之后裝接上凸緣。在特別的情況下，可以通過焊接在進行熱均衡加壓之前裝接上凸緣，可以將焊接件抽空，且隨后可以利用熱均衡加壓增強凸緣與罐的將最終用作三維靶的背板的那部分之間的結合。


以下將參考著下面的附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中圖1是先有技術的Applied MaterialsTM濺射靶的等角投影圖；圖2是圖1的濺射靶的側剖視圖；圖3是先有技術的NovellusTM中空陰極濺射靶的等角投影圖；圖4是圖3的濺射靶的側剖視圖；
圖5是先有技術的Applied Materials EnduraTM濺射靶的等角投影圖；圖6是圖5的濺射靶的側剖視圖；圖7是先有技術的平面濺射靶的等角投影圖；圖8是圖7的濺射靶的側剖視圖；圖9是先有技術的濺射靶的頂視圖；圖10是圖9的濺射靶的側剖視圖；圖11是先有技術的濺射靶的頂視圖；圖12是圖11的濺射靶的側剖視圖；圖13是在本發(fā)明的示例性方法的初步加工階段的一個示例性罐的示意性剖面圖；圖14是在接著圖13的加工階段后面的加工階段的圖13的罐的視圖，在罐中已經(jīng)填充了成粉末的靶材料；圖15是在接著圖14的加工階段后面的加工階段的圖13的罐的視圖，表示出成粉末的靶材料已經(jīng)固結成靶結構之后的情況；圖16是在將罐移開之后的圖15的靶結構的視圖；圖17是按照相對于圖16的實施例的一個替代實施例在接著圖15的加工階段后面的加工階段的圖15的靶結構的視圖；圖18是在接著圖17的加工階段后面的加工階段的圖17的結構的視圖；圖19是在本發(fā)明的另一實施例形成的示例性罐的示意性剖面圖，在罐中已經(jīng)填充了成粉末的靶材料；圖20是在接著圖19的加工階段后面的加工階段的圖19的結構的視圖；圖21是在接著圖20的加工階段后面的加工階段的圖19的結構的視圖，具體地表示出成粉末的靶材料已經(jīng)固結成靶結構之后的情況；圖22是在接著圖21的加工階段后面的加工階段的圖21的結構的視圖，具體地表示出將罐的某些部分移開以留下靶/背板結構之后的情況；圖23是在接著圖22的加工階段后面的加工階段，以形成示例性的最后的靶/背板結構的圖22的結構的視圖；圖24是一個與圖21的結構類似的結構的視圖，示出了本發(fā)明的另一方面；圖25是在接著圖24的加工階段后面的加工階段的圖24的結構的視圖，具體地表示出將罐的某些部分移開以留下靶/背板結構之后的情況；圖26是在接著圖25的加工階段后面的加工階段以形成示例性的最后的靶/背板結構的圖25的結構的視圖；圖27是在本發(fā)明的另一情況下形成的示例性罐的示意性剖面圖；圖28是在本發(fā)明的另一情況下形成的罐的示意性剖面圖；以及圖29是在采用圖28的罐形成的示例性靶/背板結構的示意性剖面圖。
具體實施例方式
以前一直采用熱壓技術和熱均衡加壓(HIP)技術將釕和鎢靶制作成平板形狀的靶。認為釕是一種用于進一步生成半導體芯片(45納米或者更薄的芯片)的所希望的阻擋材料，且也認為鎢對于結合到半導體芯片中有用。因此，工業(yè)界一直在尋求包括釕或鎢的、基本上由釕和鎢構成的或者由釕和鎢構成的三維靶構形(比如中空的陰極磁控管(HCM)構形的靶)。然而，釕和鎢的脆性使得用傳統(tǒng)的方法比如深度拉伸和模鍛由這些材料制作出三維靶不可行。本發(fā)明提供一種用來形成三維靶的新過程?？衫帽景l(fā)明的方法由多種材料中的任何材料形成三維靶，這些材料例如為包括下述材料、基本上由下述材料構成或由下述材料構成的材料銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭。
在本發(fā)明的示例性方面，通過熱均衡加壓(HIPping)利用適當組成的粉末在基本上近似于三維靶的所希望的形狀的罐內的固結形成三維靶。
在圖13中將可以在本發(fā)明的示例性方面采用的一個示例性的罐表示為罐100。所示出的罐為處在圖13的加工階段還沒有組裝起來，因此所示出的罐包括第一杯形件102和第二杯形件104，把第二杯形件的構形做成配裝在第一杯形件內。第一杯形件包括第一組分。這種組分可以是任何適合的組分，例如可以包括鋁，銅，鋼，鈦，復合材料等等。在特別的情況下，杯形件102將包括鋁，銅或鈦，基本上由鋁，銅或鈦構成，或由鋁，銅或鈦構成，或者，包括鋁，銅和/或鈦的合金，基本上由鋁，銅和/或鈦的合金構成，或由鋁，銅和/或鈦的合金構成。在本發(fā)明的某些情況下，杯形件104的組分可能與杯形件102相同，或者，在其它情況下可能有不同的組分。
下面參見圖14，把杯形件104連接到杯形件102上(可以例如通過焊接實現(xiàn)這樣的連接)，以將罐100組裝起來。組裝起來的罐在其中有一個空間106。將所希望的靶組分的粉末107添加(或放置)在空間106中。空間106與三維靶所希望的形狀近似，因此，可以將罐100看作基本上與靶所希望的三維形狀互補。在所示出的本發(fā)明的情況下，罐100基本上與HCM靶比如上面參考著圖3和4描述過的靶的形狀互補。然而應當理解，本發(fā)明包括其它實施例(未示出)，其中，可以將罐做成與其它的三維靶構形基本上是互補的。
成粉末的靶材料可以包括任何所希望的組分，在特別的情況下將包括以下材料，基本上由以下材料構成或由以下材料構成銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和/或鉭中的一種或多種；可以包括銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和/或鉭的任何適合的合金。在某些情況下，成粉末的靶材料可以包括鋁化物，硅化物，硫族化物和/或碳化物。在特別的情況下希望形成高純度的釕，鎢或鉬的靶，該成粉末的材料可以基本上由釕，鎢或木構成，或者由釕，鎢或鉬構成。例如成粉末的材料可以包括至少99.9重量百分比或更高純度的釕，鎢或鉬。
所示出的空間106伸展進入一個接套區(qū)域(a nipple region)108，可以將空間由此接套區(qū)域連接到一個真空源，并且基本上將氣體抽空。在這樣的抽空之后，橫過該接套區(qū)域形成密封(這樣的密封例如可以通過焊接形成)，在空間106和在已經(jīng)填充(或設置)在空間106內的粉末中保持被抽空的狀態(tài)。雖然所示出的接套區(qū)域僅只沿著罐的一側，但是應當理解，接套區(qū)域可以整個地圍繞罐延伸，使得圖14的截面關于中心軸線是對稱的。同樣，雖然僅只示出了一個接套區(qū)域，但是應當理解，可以采用多個接套區(qū)域。同樣，雖然示出的接套區(qū)域在橫向上在罐的一側的外面延伸，但是應當理解，接套區(qū)域可以在其它方向上延伸，比如向下或者向上延伸。
參見圖15，所示出的罐100為它經(jīng)受過熱均衡加壓(HIPping)過程，以將粉末(圖14)固結成實體件110之后的情況。這個實體件與物理汽相沉積靶的結構相對應，此結構基本上為PVD靶所希望的三維形狀。將該形狀稱為基本上為所希望的三維形狀，以表示出該形狀可能需要微小的機械加工，就可獲得實際上所希望的三維形狀。雖然所示出的粉末沒有延伸到接套區(qū)域104中，但是應當理解，在某些情況下，粉末可延伸到接套區(qū)域中。在這些情況下，可以將接套區(qū)域形成為完全圍繞著罐延伸，從而在接套區(qū)域內固結的粉末形成一個完全圍繞實體件110的凸緣。
在圖15的加工階段，所示出的罐100塌縮成實體件110。罐的塌縮可能典型地在HIPping過程中出現(xiàn)，但是在某些未示出的情況下，在粉末固結成實體件110之后在罐內可能仍然保留某些空間。
用來形成結構110的HIPping過程可以包括任何適當?shù)臈l件。在示例性的過程中，采用HIPping使基本上由釕，鎢和鉬構成或者由釕，鎢和鉬構成的粉末固結，并且在這些示例性的過程中，HIPping可以采用大約每平方英寸30000磅(psi)的均衡壓力，與大約1500℃的溫度相結合。然而，壓力和溫度可以是任何適當?shù)臈l件，且因此，在某些情況下溫度可能比1500℃低，而在其它情況下可能比1500℃高；而且在某些情況下壓力可能比30000psi低，而在其它情況下可能比30000psi高。
罐的組分(或成分)最好是能夠經(jīng)受HIPping過程的高溫而不會熔化的材料，并且因此可能希望對于罐采用鉭。
在HIPping過程之后，可以將罐100(圖15)由實體件110移開，以留下由實體件110構成的整體的靶。圖16示出了由實體件110構成的整體靶120。在其它情況下，僅只移開罐的一部分，以留下仍然粘接到靶上的罐的另一部分，從而形成一種靶/背板結構。這在圖17中示出，在該圖中，所示出的靶/背板結構130包括粘接到杯形件102的一部分上的實體件110。靶/背板結構130包括在靶的內部的一個濺射表面132，并且包括在靶的外部與杯形件102之間的界面134，通過這個界面杯形件102被結合到靶110上。這種結合可以是在HIPping過程中產(chǎn)生的擴散結合(a diffusion bond)。
可以采用任何適當?shù)臋C械加工和/或化學處理實現(xiàn)整個罐的移開或罐的一部分的移開。
圖16和17的靶120和130與圖3和4的靶結構12類似，區(qū)別只在于，圖16和17的靶沒有凸緣29。這樣的凸緣最終用來將靶保持在濺射裝置中，因此希望在靶結構中提供這樣的凸緣?？梢杂砂胁牧现瞥赏咕?，并且在HIPping過程中制作成整體式的靶結構的一部分，使得在本發(fā)明的多種情況下(未示出)圖16的靶結構120可以包括這樣形成的凸緣。然而，對于包含脆性材料比如釕的靶，這樣的罐可能成問題，問題在于，凸緣也就包括脆性材料，并且當在濺射裝置中或者在將靶插入濺射裝置中的期間經(jīng)受作用力時可能會斷裂。還有，靶材料常常很昂貴，因此由一種比昂貴的靶材料相對較便宜的材料形成凸緣更能實現(xiàn)成本有效。
可以利用圖17的杯形件102的結構來形成一個凸緣，如在圖18中所示出的那樣。具體地說，圖18示出了在已經(jīng)將一個凸緣136裝接到杯形件102上之后圖17的結構130?？梢酝ㄟ^電子束焊接和/或任何其它適當?shù)陌惭b手段安裝凸緣。凸緣136可以包括與罐102相同的組分，或者可以包括其它組分。
雖然把圖18的凸緣136描述成在HIPping過程之后被安裝上，但是應當理解，本發(fā)明包括其它實施例，在這些實施例中，在HIPping過程之前安裝上凸緣。圖19-23示出了示例性的情況，在這種情況下，在HIPping過程之前安裝上凸緣。
開始參考圖19，所示出的罐結構200處于初步的加工階段。此罐結構包括一個內杯形件204，以及與此內杯形件連接起來的外杯形件202。此罐結構在內杯形件與外杯形件之間包括一個空間206，并且包括一個接套區(qū)域208，此接套區(qū)域可以用來由空間區(qū)域內部抽空氣體。罐結構也包括裝接到外杯形件202上的凸緣210。雖然在圖19的剖面圖中凸緣210似乎是兩個分開的凸緣，但是應當理解，當由上面看時，圖19的結構200典型地是圓形的，并且，凸緣210典型地是整個地圍繞著這個圓形結構伸展的一個整體的凸緣。
所示出的凸緣是中空的，并且因此包括一個內部區(qū)域212。所示出的凸緣具有穿過它伸展的一個入口214，可以利用此入口在HIPping過程之前將凸緣抽空?？梢酝ㄟ^焊接比如一種Tig(即，鎢惰性氣體)焊接或者任何其它適當?shù)慕Y合方式把凸緣裝接到杯形件202上。雖然所示出的凸緣是中空的，從而可以將焊接件抽空，但是應當理解，本發(fā)明包括其它的情況，在這些情況下，凸緣是實體的(下面參考著圖24-26描述這種情況的一個示例性實施例)。同樣，雖然所示出的凸緣是與杯形件202分開的件，但是應當理解，本發(fā)明包括其它的情況，在這些情況下，凸緣和杯形件202是一件結構的不同部分(下面也將參考著圖24-26描述這種情況的一個示例性實施例)。
圖20示出了處于接在圖19的加工階段后面的加工階段的結構200，并且具體地表示出在由空間206內部將氣體抽空之后被密封起來的接套區(qū)域208，也示出了在由凸緣的內部區(qū)域212將氣體抽空之后被密封起來的凸緣210的入口214?？梢詫⒖臻g206和空間212看作基本上完全被抽空，以表明這些空間被抽空到所希望的狀態(tài)，而不是將氣體完全抽空。
參見圖21，所示出的結構200處于接在圖20的加工階段后面的加工階段，并且具體地表示出在結構已經(jīng)經(jīng)受HIPping過程使粉末固結且由這樣的粉末形成靶結構220的情況。HIPping過程也可以增強將凸緣210粘接到罐206上。HIPping過程使罐塌縮到靶上。
接著參考圖22，將罐的內杯形件204(圖21)移開，而保留外杯形件202(或者外杯形件的至少一部分)，以形成一種靶/背板結構230。同樣，凸緣210仍然裝到在靶/背板結構230中的外杯形件202的保留部分上。
在所示出的圖22的加工階段，靶和背板有一個區(qū)域240，此區(qū)域在凸緣210的上方延伸。這種罐可以是靶/背板結構的最后結構。替代地，可以進行后續(xù)的機械加工，以除去靶220和杯形件202的材料，使得材料202和220最上面的表面基本上與凸緣210的最上表面共平面。圖23示出了在這樣的加工之后的靶/背板結構230。應該注意到，參考著圖22和23采用了“最上面的表面”說法，以表示在所示出的視圖中處于最上面的表面，而不是意味著一個特別的表面在此靶/背板結構的任何應用中是最上面的。事實上，典型地此靶/背板結構在濺射應用中相對于圖22和23所示出的圖將是上下顛倒的，所以，圖22和23的最上面的表面可能實際上是在結構的應用中最下面的表面。
雖然所示出的圖19-23實施例的凸緣210是中空的且由與罐202不同的材料制成，但是應當理解，凸緣也可以整個是實心的，并且由與罐202相同的材料制成。在圖24-26中示出了本發(fā)明這樣的情況，這種情況與圖21-23類似，但是所示出的結構201和231有實心的凸緣211，這些凸緣與罐202是一個整體件。
按照本發(fā)明的方法制成的靶(例如圖16，17和18的靶110以及圖22，23，25和26的靶220)可以包括多種組分中的任何組分。在特別的情況下，靶將包括下述材料，基本上由下述材料構成或者由下述材料構成銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種；和/或將包括由下述一組中挑選的一種復合材料該組材料包括鋁化物，硅化物，碳化鎢和硫族化物。在具體的情況下，靶可以包括下述混合材料，基本上由下述混合材料構成或者由下述混合材料構成比如鎢和鉭的混合物(即，鎢/鉭)，鎢和鋁的混合物(即，鎢/鋁)，或者鉭和鋁的混合物(即，鉭/鋁)。靶可以是高純度的所要求的組分，例如可以包括99.9重量百分比或更高的所要求的組分。在特別的情況下，靶可以包括99.9重量百分比或更高的銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種；還包括一些情況，在這些情況下，靶基本上是純的釕，鎢和鉬；還包括一些情況，在這些情況下，靶是一些材料的混合物或合金，這些材料包括鎢和鉭的混合物，鎢和鋁的混合物，以及鉭和鋁的混合物。進而，靶可具有高密度(在某些情況下，在靶內的組分的密度可以大于或等于靶組分的理論最大密度的98％)。此外，如果靶組分是結晶體，在按照本發(fā)明的方法制成的靶內這種組分可以有相對較小的晶粒尺寸(例如，在本發(fā)明的某些情況下，平均的晶粒尺寸可以小于或等于大約150微米)。小的晶粒尺寸和高密度相對于有較大晶粒尺寸和/或較低密度的靶可能會改進濺射特性，如本領域技術人員所熟知的那樣。
在本發(fā)明的多種情況下采用的罐的組分可以是任何適用的組分。在某些情況下，可能希望罐的內杯形件由與罐的外杯形件不同的組分制成，使得可以更容易地將內杯形件由靶移開，而外杯形件將仍然牢固粘接到靶上。圖27示出了一個示例性的罐300，它包括組分與外杯形件302不同的內杯形件304。
雖然在上面的實施例中討論過的罐組分采用了包含均勻的單一組分的杯形件，但是應當理解，杯形件可以包括多層。對于實現(xiàn)更好地粘接到靶材料上來說采用多層可能是有利的，或者替代地，在增強杯形件由靶材料上脫開方面采用多層可能是有利的。
圖28示出了一種罐400，它的外杯形件402包括第一層401和第二層403；而它的內杯形件404包括第一層405和第二層407。在某些情況下，外杯形件402的層403可以增強外杯形件對靶的粘接，從而在形成具有粘接到靶上作為背板的外杯形件的靶/背板結構的過程中增強外杯形件對靶的結合。在某些情況下，內杯形件的層407可以增強內杯形件由靶上移開，因此可能與一層脫開層對應，示例性的脫開層是石墨油。
組分401和405可以彼此基本上相同，或者，可以彼此不同。在某些情況下，可以把層401和405分別稱為杯形件402和404的最外殼層，而可以把層403和407稱為在這些最外殼層與最終在罐400內形成的靶之間的材料。
所示出的層403和407是金屬，但是，應當理解，這些層可以處于任何適當?shù)奈锢頎顟B(tài)，且在某些情況下將是無定形的，粉末狀的，等等。在特別的情況下，這些層中的至少一層可以包括一種或多種陶瓷材料。
圖29示出了采用圖28的罐400形成的靶/背板結構430。具體地說，這種靶/背板結構包括外杯形件402，它包含作為背板的層401和403，并且包括靶結構450，這種靶結構可以在適當?shù)腍IPping過程中由在罐400內固結的粉末制成。這樣的HIPping過程可以采用與上面關于圖14的加工過程或者圖20的加工過程討論過的方法類似的方法。可以認為靶/背板結構430包括一個背板，它具有通過一種中間材料403結合到靶450上的最外殼層401。在特別的情況下，靶450可以包括釕，基本上由釕構成，或者由釕構成，殼層401可以包括鋁，鉭和/或銅，基本上由鋁，鉭和/或銅構成，或者由鋁，鉭和/或銅構成，而中間材料403可以包括用于增強背板與靶之間結合的任何適用的材料。
上面討論的方法是本發(fā)明的示例性方法，并且應當理解，本發(fā)明可以包括上面討論過的加工過程的改型。例如，在某些情況下，可以利用將上面描述過的成粉末的材料的一種或多種材料真空熱壓到具有與所希望的三維靶形狀互補的形狀的背板上(一種示例性的背板可能有圖26的杯形件202的形狀，有凸緣211或者沒有凸緣211；背板可以包括任何適用的材料，例如包括由鋁，銅和鉭中的一種或多種構成的材料)制作出三維靶。替代地，可以對粉末進行真空熱壓，并且接著在制作三維靶的過程中經(jīng)受HIPping致密加工。
權利要求
1.一種形成三維物理汽相沉積靶的方法，它包括形成一個罐，所述罐的形狀基本上與靶的所希望的三維形狀互補；將成粉末的材料放置在所述罐內；使罐內的粉末經(jīng)受熱均衡加壓，以使所述材料基本上形成物理汽相沉積靶，所述靶基本上具有所希望的三維形狀；以及由所述物理汽相沉積靶僅移開所述罐的一部分。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括在進行所述熱均衡加壓之前對所述成粉末的材料進行真空熱加壓。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料包括銥，鈷，釕，鉭，鎢，鉻和鉬中的一種或多種。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料基本上由銥，鈷，釕，鉭，鎢，鉻和鉬中的一種或多種構成。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料由銥，鈷，釕，鉭，鎢，鉻和鉬中的一種或多種構成。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，所述罐包括鋁，鈦和銅中的至少一種。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料基本上由釕構成。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述所希望的三維形狀是中空的陰極磁控管靶的形狀。
9.按照權利要求8所述的方法，其特征在于，僅移開所述罐的某些部分所述留下罐的一部分作為背板仍然在物理汽相沉積靶上。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于，所述罐的被移開的部分包括與所述罐仍然保留在所述物理汽相沉積靶上作為背板的那部分不同的組分。
11.按照權利要求9所述的方法，其特征在于，所述罐的保留下來的部分包括鉭，且其中，所述物理汽相沉積靶包括釕。
12.按照權利要求8所述的方法，其特征在于，其還包括把凸緣安裝到所述罐保留下來作為背板的那部分上。
13.按照權利要求12所述的方法，其特征在于，在所述熱均衡加壓之后安裝整個所述凸緣。
14.按照權利要求12所述的方法，其特征在于，在所述熱均衡加壓之前安裝所述凸緣。
15.按照權利要求12所述的方法，其特征在于，在所述熱均衡加壓之前利用焊接將所述凸緣安裝到所述罐的那部分上；穿過被焊接的凸緣設置開孔，通過所述開孔將所述凸緣的內部基本上抽空，并且隨后在進行所述熱均衡加壓之前將所述開孔密封起來；以及其中，利用所述熱均衡加壓以改進將所述凸緣結合到所述罐的那部分上的連接。
16.一種形成中空的陰極磁控管靶的方法，它包括形成一個罐，所述罐的形狀基本上與所希望的中空的陰極磁控管靶形狀互補；將成粉末的材料放置在所述罐內，所述成粉末的材料包括銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種；使罐內的粉末經(jīng)受熱均衡加壓，以使所述材料基本上形成物理汽相沉積靶，所述靶基本上具有所希望的中空的陰極磁控管靶的形狀；以及由所述物理汽相沉積靶移開所述罐的第一部分，同時留下所述罐的第二部分，作為裝接到所述物理汽相沉積靶上的背板。
17.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，其還包括在進行所述熱均衡加壓之前對所述成粉末的材料進行真空熱加壓。
18.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由釕構成。
19.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由鎢構成。
20.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由 構成。
21.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由鉭構成。
22.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由鎢和鉭構成。
23.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由鎢和鋁構成。
24.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，在進行所述熱均衡加壓的過程中在所述罐內的所有成粉末的材料基本上由鉭和鋁構成。
25.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，所述罐的所述第一和第二部分基本上具有彼此相同的化學組分。
26.按照權利要求16所述的方法，其特征在于，所述罐的所述第一和第二部分基本上沒有彼此相同的化學組分。
27.按照權利要求16所述的方法，其特征在于；所述靶基本上由第一種材料構成；所述罐的所述第二部分包括基本上由第二種材料構成的最外面殼層；并且進一步包括在進行所述熱均衡加壓過程之前在所述罐的最外面殼層與所述粉末之間設置第三種材料的步驟，以增強所述最外面殼層與所述靶之間的結合。
28.按照權利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一種材料是釕，而所述第二種材料是鈦。
29.按照權利要求16所述的方法，其特征在于；所述靶基本上由第一種材料構成；所述罐的所述第一部分包括基本上由第二種材料構成的最外面殼層；并且進一步包括在進行所述熱均衡加壓過程之前在所述罐的所述最外面殼層與所述粉末之間設置第三種材料的步驟，以增強所述最外面殼層與所述靶之間的結合。
30.按照權利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一種材料是釕，而所述第二種材料是鈦。
31.按照權利要求29所述的方法，其特征在于，所述第三種材料是陶瓷材料。
32.一種形成三維物理汽相沉積靶的方法，它包括提供一種組分，所述組分包含銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁，鉭，鋁化物，硅化物，硫族化物以及碳化物中的一種或多種；提供背板，所述背板包括鋁，鈦和銅中的至少一種，并且所述背板的形狀基本上與所希望的三維靶的形狀互補；以及將所述組分進行真空熱加壓，使其成為所述背板。
33.按照權利要求32所述的方法，其特征在于，所述組分包含銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁，鉭，鋁化物，硅化物，硫族化物以及碳化物中的一種或多種；且其中，所述背板由鋁，鈦和銅中的一種或多種構成。
34.一種三維物理汽相沉積靶，它包括一種組分，所述組分包含銥，鈷，釕，硫族化物以及碳化物中的一種或多種。
35.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，銥，鈷，釕中的至少一種呈現(xiàn)為一種合金的成分。
36.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述靶的密度為靶組分的理論最大密度的至少98％。
37.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述組分是結晶體，并且它的平均晶粒尺寸小于或等于150微米。
38.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述靶是中空的陰極磁控管靶。
39.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述靶包括釕。
40.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述靶基本上由釕構成。
41.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述靶基本上由釕構成，并且將它結合到基本上由鋁，鈦或銅構成的背板上。
42.按照權利要求41所述的靶，其特征在于，所述靶是中空的陰極磁控管靶。
43.按照權利要求34所述的靶，其特征在于，所述靶由釕構成。
全文摘要
一種利用熱均衡加壓形成物理汽相沉積靶的方法。物理汽相沉積靶可以包含銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種；和/或鋁化物，硅化物，硅化物和硫族化物中的一種或多種。該方法還包括三維靶，這些靶包括銥，鈷，釕，鎢，鉬，鈦，鋁和鉭中的一種或多種。
文檔編號B22F3/15GK101052739SQ200580037737
公開日2007年10月10日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權日2004年11月18日
發(fā)明者W·易, S·D·斯特洛瑟斯, D·L·莫拉萊斯, R·W·利坎, I·諾蘭德 申請人:霍尼韋爾國際公司