拼接式旋轉(zhuǎn)靶及其形成方法
【專利摘要】本公開提供一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶及其形成方法。所述拼接式旋轉(zhuǎn)靶包括內(nèi)管和與其同軸心的靶材坯料以及設(shè)置在所述內(nèi)管與所述靶材坯料之間的接合層，其特征在于，所述靶材坯料由至少兩個(gè)靶材坯料段構(gòu)成，且所述兩個(gè)靶材坯料段之間的接縫處存在拼接面。通過改變拼接部位的形狀，將拼縫在時(shí)間上累積的影響分散到更大的面積區(qū)域，減小了拼接處的膜質(zhì)差異，從而減小了器件不良發(fā)生的可能性，提高了產(chǎn)品合格率。
【專利說明】拼接式旋轉(zhuǎn)靶及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種鍍膜技術(shù)，尤其涉及一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射(Sputter)是一種優(yōu)良的鍍膜工藝，有膜質(zhì)好、速度快等優(yōu)點(diǎn)，在平板顯示產(chǎn)業(yè)中有廣泛使用。而磁控濺射設(shè)備搭配使用旋轉(zhuǎn)靶擁有靶材利用率高、濺射速率快、有效減少打弧和靶面掉渣、工藝穩(wěn)定性好等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，逐漸在平板顯示產(chǎn)業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的ITO或IGZO等陶瓷材料由于其加工工藝的限制，無法像金屬那樣制造成大面積整片式的靶材，通常需要將多塊小面積的材料通過拼接的方式得到整塊的大靶材。
[0004]圖1A和IB分別是目前常見的陶瓷旋轉(zhuǎn)靶的立體圖和分解圖。如圖所示，諸如Ti的圓柱形不銹鋼內(nèi)管11固定在底座上，陶瓷靶材坯料12套設(shè)在內(nèi)管11上，其中LI表示總靶材長(zhǎng)度，L2表示有效靶材區(qū)域。圖中的靶材坯料12由5段較短的靶材坯料拼接而成，各段靶材坯料之間會(huì)存在拼接縫13。拼縫位置的材料致密性不好，容易產(chǎn)生顆粒，使得對(duì)應(yīng)于拼接縫13的膜質(zhì)與其它部位相比會(huì)有一些差異，例如膜厚、透過率、折射率等等。為了盡量減少顆粒的影響，采用了使拼接縫13位于與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面上的拼接方式。
[0005]圖2A和2B分別是包括上述旋轉(zhuǎn)靶的濺射設(shè)備在實(shí)際濺射狀態(tài)下的側(cè)視圖和俯視圖。在濺射過程中，靶材坯料12圍繞內(nèi)管11的軸(旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)，基板25相對(duì)于旋轉(zhuǎn)靶平移，移動(dòng)方向垂直于 軸的方向。如圖所示，輝光放電產(chǎn)生的等離子體24轟擊靶材坯料12的表面使得原子從表面逸出，逸出的原子在電場(chǎng)的作用下沉積在基板25上。由于拼接縫13的存在，基板25上形成的膜具有質(zhì)量差異，生成的顆粒集中在與拼接縫13對(duì)應(yīng)的線狀部位26。也就是說，由于成膜過程中拼接縫13與基板25之間的相對(duì)位置固定，所以膜中同一位置處累積效應(yīng)明顯。
[0006]然而，在一些對(duì)膜質(zhì)較為敏感的工藝中，例如沉積氧化物半導(dǎo)體作為薄膜晶體管的有源層時(shí)，現(xiàn)有的拼接方法會(huì)造成器件性能的差別，影響產(chǎn)品合格率。
[0007]在所述【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于上述問題，本公開的一個(gè)目的是提供一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶及其形成方法，能夠減小膜質(zhì)差異。
[0009]本公開的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開的實(shí)踐而習(xí)得。
[0010]本公開的第一方面提供了一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其包括內(nèi)管和與其同軸心的靶材坯料以及設(shè)置在內(nèi)管與靶材坯料之間的接合層，其中，所述靶材坯料由至少兩個(gè)靶材坯料段構(gòu)成，且所述兩個(gè)靶材坯料段之間的接縫處存在拼接面。[0011]本公開的第二方面提供了一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶的形成方法，其包括:提供至少兩段靶材坯料和內(nèi)管，待接合的靶材坯料段具有形狀彼此適配的端部；把所述至少兩段靶材坯料進(jìn)行拼接，并且利用接合材料把拼接后的所述至少兩段靶材坯料接合到所述內(nèi)管的外表面上，以形成所述旋轉(zhuǎn)靶，其中在相鄰的靶材坯料段通過拼接形成的接縫處存在相對(duì)于所述內(nèi)管的軸線傾斜的拼接面。
[0012]本公開實(shí)施例提供的拼接式旋轉(zhuǎn)靶及其形成方法，通過改變拼接部位的形狀，將拼縫在時(shí)間上累積的影響分散到更大的面積區(qū)域，從而減小了拼接處的膜質(zhì)與其它部位的膜質(zhì)之間的差異。進(jìn)一步，減小了器件不良發(fā)生的可能性，提高了產(chǎn)品合格率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施方式，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
[0014]圖1A和IB分別是一種常見陶瓷旋轉(zhuǎn)靶的立體圖和分解圖；
[0015]圖2A和2B分別是在濺射狀態(tài)下現(xiàn)有濺射設(shè)備的側(cè)視圖和俯視圖；
[0016]圖3是根據(jù)本公開實(shí)施例的一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶的立體示意圖；
[0017]圖4A和4B分別是采用現(xiàn)有的陶瓷旋轉(zhuǎn)靶和本公開實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)靶的濺射效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本公開將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清晰，夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。
[0019]此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本公開的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本公開的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。
[0020]本公開中所稱的“拼接處的膜質(zhì)”是指由拼接處的靶材原子形成的那部分薄膜的質(zhì)量。
[0021]本公開中所稱“接縫”是指拼接時(shí)相鄰靶材坯料段彼此接觸的位置。
[0022]本公開通過改變分段靶材拼接的形狀結(jié)構(gòu)，將拼縫在時(shí)間上累積的影響分散到更大的面積區(qū)域，從而達(dá)到減小拼接處的膜質(zhì)差異的目的。
[0023]本公開提供的拼接式旋轉(zhuǎn)靶包括內(nèi)管和與其同軸心的靶材坯料以及設(shè)置在內(nèi)管與靶材坯料之間的接合層，其特征在于，所述靶材坯料由至少兩個(gè)靶材坯料段構(gòu)成，且所述兩個(gè)靶材坯料段之間的接縫處存在拼接面。
[0024]例如,接縫是一個(gè)斜面。在一示范性實(shí)施例中,所述內(nèi)管包括一軸線,該斜面與軸線之間形成10度至60度的夾角。[0025]例如，在縱剖面上接縫呈現(xiàn)如下的一種形狀:弧形，，V’字形，折線形和波浪形。
[0026]例如，靶材坯料包括ITO或IGZ0。
[0027]例如，接合層為熔點(diǎn)低于600°C的低熔點(diǎn)金屬粘接層。在一示范性實(shí)施例中，所述低熔點(diǎn)金屬粘接層包括銦、錫和鋅中的至少一種。
[0028]本公開提供的拼接式旋轉(zhuǎn)靶的形成方法包括:提供至少兩個(gè)靶材坯料段和內(nèi)管，其中待接合的所述兩個(gè)靶材坯料段具有形狀彼此適配的端部；把所述至少兩個(gè)靶材坯料段進(jìn)行拼接，并且利用接合材料把拼接后的所述至少兩個(gè)靶材坯料段接合到所述內(nèi)管的外表面上，以形成所述旋轉(zhuǎn)靶；其中在所述至少兩個(gè)靶材坯料段拼接形成的接縫處存在拼接面。
[0029]例如，在縱剖面上接縫呈現(xiàn)如下的一種形狀:斜線形，弧形，’ V’字形，折線形和波浪形。
[0030]例如，接合材料包括銦、錫和鋅中的至少一種，把所述至少兩個(gè)靶材坯料段進(jìn)行拼接的步驟包括:把所述至少兩個(gè)靶材坯料段逐個(gè)套設(shè)在所述內(nèi)管上，使所述至少兩個(gè)靶材坯料段的待拼接端部互相對(duì)準(zhǔn)接觸；以及把加熱到熔融狀態(tài)的接合材料填充到所述內(nèi)管與所述至少兩個(gè)靶材坯料段之間，并進(jìn)行冷卻。
[0031]例如，所述至少兩個(gè)靶材坯料段均包括ITO或IGZ0。 [0032]下面結(jié)合附圖，對(duì)本公開實(shí)施例提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]圖3是根據(jù)本公開實(shí)施例的一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶的立體示意圖。如圖所示，該拼接式旋轉(zhuǎn)靶包括圓柱形內(nèi)管31和與其同軸心的圓筒形靶材坯料32以及設(shè)置在內(nèi)管31與靶材坯料32之間的接合層(未示出)。靶材坯料32由5個(gè)靶材坯料段拼接在一起構(gòu)成，且拼接后位于相鄰段之間的接合面33相對(duì)于內(nèi)管31的軸(圖中的豎直方向)是傾斜的。優(yōu)選地，接合面33與軸之間的夾角為10度至60度。內(nèi)管31可以為含Ti不銹鋼，靶材坯料32可以為IT0、IGZ0等陶瓷化合物。坯料段的數(shù)量不限于5個(gè)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。靶材坯料32的斷面形狀不限于圓環(huán)形，也可以是橢圓環(huán)等合適的形狀。接合層可以為熔點(diǎn)低于600°C的低熔點(diǎn)金屬粘接層，該粘接層例如包括銦、錫、鋅或其它焊接材料。
[0034]在濺射過程中，靶材坯料32圍繞內(nèi)管31的軸(旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)基板45 (如圖4B中所示)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)靶平移，移動(dòng)方向垂直于軸的方向。輝光放電產(chǎn)生的等離子體轟擊靶材坯料32的表面使得原子從表面逸出，逸出的原子在電場(chǎng)的作用下沉積在基板45上。
[0035]圖4A和4B分別是采用現(xiàn)有的陶瓷旋轉(zhuǎn)靶和本公開實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)靶的濺射效果示意圖。如圖4B所示，本公開中采用待接合端部均為斜面的靶材坯料段，相鄰段的端部搭接。為防止由于熱膨脹的應(yīng)力導(dǎo)致破裂，所以端部之間會(huì)留有0.2-0.5mm的空隙，中間不填入接合用的焊接材料。搭接后形成一個(gè)接合面33，該接合面33在基板45上的投影為一條斜線，使得拼縫在時(shí)間上累積的影響被分散到區(qū)域S上，區(qū)域S的寬度取決于斜線的斜率。相比于圖4A中所示的拼縫在單一位置處的累積效應(yīng)，采用根據(jù)本公開的旋轉(zhuǎn)靶可以減小拼接處的膜質(zhì)差異。
[0036]在另一實(shí)施例中，基板在濺射過程中不移動(dòng)。為了形成均勻的膜層，可以將多個(gè)上述拼接式旋轉(zhuǎn)靶并排放置，其間保持10cm-20cm的間距。
[0037]盡管上述實(shí)施例中以斜面的接合面33作為接縫的例子，但是本發(fā)明不限于此。只要相鄰靶材坯料段的待接合端部能夠彼此嵌合，就可達(dá)到減輕拼接處的影響的目的。例如，上下坯料段的待接合端部可以分別為突出的和凹陷的，使得搭接后形成的接縫在縱剖面上呈現(xiàn)弧形、’ V字形、折線形等形狀；或者，上坯料段的底面上形成平行的多個(gè)溝槽，下坯料段的頂面上形成平行的多個(gè)凸起，使得搭接后形成的接縫在縱剖面上呈現(xiàn)諸如鋸齒波、方波等波浪形。這里的縱剖面是指由內(nèi)管31的軸向和徑向所限定的平面。
[0038]本公開的另一實(shí)施例提供了一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶的制作方法，包括如下步驟:
[0039]S21，提供至少兩個(gè)靶材坯料段和內(nèi)管，其中待接合的所述兩個(gè)靶材坯料段具有形狀彼此適配的端部。
[0040]具體地，內(nèi)管可以為含Ti不銹鋼，靶材坯料段可以為ITO、IGZO等陶瓷。
[0041]在本實(shí)施例中，以5個(gè)靶材坯料段為例做示范性說明，當(dāng)然，靶材坯料段也可以為其它數(shù)量，在此不做限制。
[0042]坯料段的待接合端部可以為斜面。或者，兩個(gè)待接合端部可以分別具有突出部分和凹陷部分，且這兩個(gè)端部能夠互相嵌合。
[0043]可以通過常規(guī)燒結(jié)工藝形成靶材坯料段，也可以通過注射成型技術(shù)形成靶材坯料段。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，在此不做限定。
[0044]S22,把所述至少兩個(gè)靶材坯料段進(jìn)行拼接，并且利用接合材料把拼接后的所述至少兩個(gè)靶材坯料段接合到所述內(nèi)管的外表面上，以形成所述旋轉(zhuǎn)靶；其中在所述至少兩個(gè)靶材坯料段拼接形成的 接縫處存在拼接面。
[0045]具體地，接合材料例如是銦、錫、鋅或其它焊接材料。首先，把內(nèi)管豎直放置在底座上，然后把各個(gè)靶材坯料段逐個(gè)套設(shè)在內(nèi)管上，使坯料段的拼接端部互相對(duì)準(zhǔn)接觸。接著，把加熱到熔融狀態(tài)的接合材料填充到內(nèi)管與各個(gè)坯料段之間，冷卻后形成旋轉(zhuǎn)靶?；蛘撸梢栽趦?nèi)管上先套設(shè)兩個(gè)坯料段，接著把接合材料填充到內(nèi)管與坯料段之間并冷卻。剩下的三個(gè)坯料段通過同樣的方式逐個(gè)粘接到內(nèi)管上。
[0046]在另一實(shí)施例中，可以采用釬焊法把靶材坯料焊接到內(nèi)管上，釬焊法的工藝過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此省略其詳細(xì)說明。
[0047]在形成的旋轉(zhuǎn)靶中，接縫可以具有如下剖面形狀中的一種:斜線形，弧形，’ V’字形，折線形和波浪形。
[0048]根據(jù)本公開的拼接式旋轉(zhuǎn)靶和拼接式旋轉(zhuǎn)靶的形成方法，通過改變拼接部位的形狀，將拼縫在時(shí)間上累積的影響分散到更大的面積區(qū)域，減小單一位置處的累積效應(yīng)，從而減小了拼接處的膜質(zhì)差異。進(jìn)一步，減小了器件不良發(fā)生的可能性，提高了產(chǎn)品合格率。
[0049]雖然上文以磁控濺射設(shè)備為例對(duì)本公開的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，本公開的實(shí)施方式也可以應(yīng)用于直流濺射設(shè)備。
[0050]以上具體地示出和描述了本公開的示例性實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于所公開的實(shí)施方式，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
【權(quán)利要求】
1.一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶，包括內(nèi)管和與其同軸心的靶材坯料以及設(shè)置在所述內(nèi)管與所述靶材坯料之間的接合層，其特征在于， 所述靶材坯料由至少兩個(gè)靶材坯料段構(gòu)成，且所述兩個(gè)靶材坯料段之間的接縫處存在拼接面。
2.如權(quán)利要求1所述的拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于，所述接縫是一個(gè)斜面。
3.如權(quán)利要求2所述的拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于，所述內(nèi)管包括一軸線，所述斜面與所述軸線之間形成10度至60度的夾角。
4.如權(quán)利要求1所述的拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于，在縱剖面上所述接縫呈現(xiàn)如下的一種形狀:弧形，’ V’字形，折線形和波浪形。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于，所述靶材坯料包括ITO或 IGZ0。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于，所述接合層為熔點(diǎn)低于600°C的低熔點(diǎn)金屬粘接層。
7.如權(quán)利要求6所述的拼接式旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于，所述低熔點(diǎn)金屬粘接層包括銦、錫和鋅中的至少一種 。
8.一種拼接式旋轉(zhuǎn)靶的形成方法，包括: 提供至少兩個(gè)靶材坯料段和內(nèi)管，其中待接合的所述兩個(gè)靶材坯料段具有形狀彼此適配的端部； 把所述至少兩個(gè)靶材坯料段進(jìn)行拼接，并且利用接合材料把拼接后的所述至少兩個(gè)靶材坯料段接合到所述內(nèi)管的外表面上，以形成所述旋轉(zhuǎn)靶； 其中在所述至少兩個(gè)靶材坯料段拼接形成的接縫處存在拼接面。
9.如權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于，在縱剖面上所述接縫呈現(xiàn)如下的一種形狀:斜線形，弧形，’ V’字形，折線形和波浪形。
10.如權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述接合材料包括銦、錫和鋅中的至少一種，把所述至少兩個(gè)靶材坯料段進(jìn)行拼接的步驟包括: 把所述至少兩個(gè)靶材坯料段逐個(gè)套設(shè)在所述內(nèi)管上，使所述至少兩個(gè)靶材坯料段的待拼接端部互相對(duì)準(zhǔn)接觸；以及 把加熱到熔融狀態(tài)的接合材料填充到所述內(nèi)管與所述至少兩個(gè)靶材坯料段之間，并進(jìn)行冷卻。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的形成方法，其特征在于，所述至少兩個(gè)靶材坯料段均包括ITO或IGZ0。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK104032275SQ201410261333
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】?jī)?chǔ)培鳴, 江昌翰 申請(qǐng)人:上海和輝光電有限公司