CN103339290A

CN103339290A - 用于分离旋转靶的靶的方法

Info

Publication number: CN103339290A
Application number: CN2011800659210A
Authority: CN
Inventors: W·R·辛普森; 韩淳锡
Original assignee: Plansee SE
Current assignee: Plansee SE
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: JP2013544971A; KR101266202B1; JP5826857B2; KR20120055980A; TWI557250B; WO2012070894A3; TW201229278A; CN103339290B; WO2012070894A2; WO2012070894A4

Abstract

根据本发明的用于分离旋转靶的靶的方法在使用旋转靶之后将通过包括铟和介质粉末的接合剂接合到背管的外周表面的靶从背管分离，其中该方法包括下列步骤：(a)将旋转靶加热到高于铟的熔化温度的温度以熔化和除去铟的一部分；(b)将其中在步骤(a)中熔化和除去了铟的一部分的旋转靶浸渍在盐酸溶液中预定的时间以使铟和介质粉末腐蚀；(c)将其中铟和介质粉末已在步骤(b)中在盐酸溶液中腐蚀的旋转靶加热到高于铟的熔化温度的温度以熔化和除去剩余的铟；和(d)在通过步骤(c)中的加热过程熔化和除去铟之后，将靶从背管的外周表面推向一侧以使靶分离。根据本发明，可降低生产的单位成本。

Description

用于分离旋转靶的靶的方法

技术领域

本发明涉及用于分离旋转靶的靶的方法。更具体地，本发明涉及用于在使用之后分离溅射用旋转靶的靶的方法，其中将旋转靶加热并浸渍在盐酸溶液中预定的时间以熔化和除去将靶牢固地接合(bond)到背管(背衬管，backingtube)的外周表面的铟，实现与靶分离的背管的再循环。

背景技术

溅射通常是指用于将靶材料以膜的形式附着到工件表面上的技术。这种溅射用于通过在高真空下蒸发固体以形成薄膜或厚膜而在基材材料例如陶瓷或半导体材料上形成电子电路。

具体地，溅射是这样的方法：其中在真空下引入惰性气体(主要是氩(Ar)气)的同时，在基材和靶(待附着的材料，例如Cr或Ti)之间施加直流电压以使惰性气体电离并且使该电离的惰性气体与靶碰撞以在基材上形成膜形式的靶材料。当将少量O₂或N₂气体与氩气一起引入时，可进行反应性溅射(例如ITO或TiN溅射)。

溅射是用于对待涂覆的材料进行镀敷(plate)而不暴露于液体或热的气体的干式镀敷工艺。因此，溅射适合用于在由不同的基础材料(例如，树脂、玻璃和陶瓷材料)制成的板和模制品上形成电极、屏蔽物和掩体。

另一方面，旋转靶在用于镀敷处理例如形成涂层或薄膜的溅射***中用作用于施加高电压的电极。这种溅射用旋转靶由圆柱形背管和结合到背管的外周表面的圆柱形靶组成。该靶通过铟的熔化接合而整体接合到背管的外周表面。

铟是周期表的第13族(硼族)的稀有金属元素。铟具有明亮的、银白色的光泽，并且在1863年由Ferdinand Reich和Theodor Richter在他们研究锌矿样品时发现。占优势的靛蓝色的光谱线的存在建议了该名称。

铟具有在熔化时附着到(润湿)清洁的玻璃和其它表面的不平常的性质。这使其对于在玻璃、金属、石英、陶瓷和大理石之间产生气密密封是有价值的。铟用于涂覆航空器发动机轴承，因为其改善耐腐蚀性并且使表面能够保持更粘着的油膜。

在溅射用旋转靶的构造中用于将圆柱形靶接合到背管的外周表面的铟是高价格的稀有金属。因此，在溅射用旋转靶的制造中使用铟涉及制造成本的增加。

此外，铟的稀有性使其市场价格非常不稳定，导致供需方面的问题。

在为了解决现有技术的问题的尝试中，本申请人提交了名称为“用于接合溅射用旋转靶的组合物和使用其接合旋转靶的方法(composition forbonding rotary target for sputtering and method for bonding rotary target usingthe same)”的韩国专利申请No.2010-67611。该接合组合物包括铟和介质粉末，并且用于将向其施加高电压的靶接合到背管的外周表面。

作为该接合组合物的组分的介质粉末是由其比重大于铟的比重的元素组成的非磁性材料。铟，该接合组合物的另一组分，以熔化状态添加，并且该介质粉末以粉末形式添加。

该接合组合物中铟对介质粉末的重量比是5-50:50-95。通过如下将靶接合到背管的外周表面：将5到50重量%的熔融状态的铟供给到在背管的外周表面和靶的内周表面之间的空间中，将50到95重量%的介质粉末供给到该空间中，并且通过振动或旋转将熔化的铟与介质粉末混合。

当旋转靶用于溅射时，仅靶被用坏。尽管有使背管和铟再循环的可能性，但是背管和接合材料以及靶被处理掉而未被再循环。特别地，这种高价格的铟的废弃在经济上是不期望的。

发明内容

在努力解决现有技术的问题的过程中，已经实现了本发明，并且本发明的一个目标是提供用于在使用之后分离溅射用旋转靶的靶的方法，其中将旋转靶加热并且浸渍在盐酸中预定的时间，以熔化和除去将靶牢固地接合到背管的外周表面的铟，实现与靶分离的背管的再循环并且因此有助于制造成本的降低。

根据本发明，以上目标可通过提供用于在使用之后分离旋转靶的靶和背管的方法来实现，该靶通过包括铟和介质粉末的接合组合物牢固地附着到背管的外周表面。具体地，该方法包括：(a)将旋转靶加热到等于或高于铟的熔点的温度以熔化和除去铟的一部分；(b)将已经在(a)中从其熔化和除去铟的一部分的旋转靶浸渍在盐酸溶液中预定的时间以腐蚀铟和介质粉末；(c)将其中铟和介质粉末已经在(b)中被盐酸溶液腐蚀的旋转靶加热到等于或高于铟的熔点的温度以熔化和除去铟的剩余部分；和(d)将靶在一个方向上推离背管的外周表面以使靶和背管彼此分离。

该介质粉末可选自砂子、不锈钢(S/S)、铜(Cu)、钨(W)、六羰基钨、氧化铝(Al₂O₃)粉末、及其混合物。

在步骤(a)和(c)的每一个中，可将旋转靶加热到156.61℃或更高。

在步骤(a)中，可通过加热旋转靶而熔化和除去铟的75到80重量%。

在步骤(b)中，盐酸溶液可为通过将5到50重量%的盐酸与50到95重量%的水混合而制备的稀溶液。

在步骤(b)中，旋转靶在盐酸溶液中的浸渍时间可在48到96小时的范围内。

在步骤(c)中，旋转靶可在以恒定速度旋转的同时加热。

根据本发明的方法，可通过如下将失去效能的溅射用旋转靶的靶与背管分离：将旋转靶加热并且浸渍在盐酸溶液中预定的时间以熔化和除去将靶牢固地接合到背管的外周表面的铟。因此，可使与靶分离的背管再循环，由此有助于制造成本的降低。

附图说明

由结合附图考虑的实施方式的以下描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明晰和更容易理解，其中：

图1是说明根据本发明的用于分离旋转靶的靶的方法的流程图；

图2是说明应用本发明的方法的旋转靶的透视图；和

图3是应用本发明的方法的旋转靶的横截面图。

具体实施方式

现在将更详细地描述根据本发明的优选实施方式的用于分离旋转靶的靶的方法。

图1是说明根据本发明的用于分离旋转靶的靶的方法的流程图，图2是说明应用本发明的方法的旋转靶的透视图，和图3是应用本发明的方法的旋转靶的横截面图。

在描述用以使背管和铟再循环的根据本发明的用于分离旋转靶的靶的方法之前，应理解，在本发明的方法中使用的旋转靶与名称为“用于接合溅射用旋转靶的组合物和使用其接合旋转靶的方法(composition for bondingrotary target for sputtering and method for bonding rotary target using the same)”的韩国专利申请No.2010-67611中描述的相同。

本发明的方法中所使用的旋转靶包括背管和通过接合组合物接合到背管的外周表面的靶，向该靶施加高的电压。具体地，接合通过如下实现：将背管竖直地放置在水平平衡的台板(platen)上的恰当位置处，将靶定位在背管的外周表面上，将靶放置在恰当位置处，使得在背管的外周表面和靶的内周表面之间形成空间，将熔融的铟在背管和靶被加热的状态下供给到该空间中，将介质粉末供给到该空间中，通过振动或旋转使介质粉末均匀地分布和定位在铟中，随后进行冷却。

也就是说，在韩国专利申请No.2010-67611中描述的旋转靶中，通过填充在背管的外周表面和靶的内周表面之间的空间中的包括铟和介质粉末的接合组合物实现接合。熔化的铟和介质粉末在背管的外周表面和靶的内周表面之间的空间中均匀地分布和凝固以将背管接合到靶。

铟，用于将靶接合到背管的外周表面的组合物的组分，是周期表的第13族(硼族)的稀有金属元素。铟比铅软，并且是非常塑性的。铟可用指甲刮擦，并且可以经历几乎无限制的变形。像锡一样，纯的金属在被弯曲时发出高音调的“声响(cry)”。铟大致如银一样稀有。地球的外壳平均包含约0.1ppm重量的铟。该元素既不是以未化合的形式存在，也不是以独立的矿物(矿石)存在，而是在许多矿物、尤其是锌和铅的矿物中作为痕量物存在，该元素从所述矿物作为副产品获得。铟具有156.61℃的熔点和7.31的比重(20℃)。

介质粉末，接合组合物的另一组分，是由其比重大于铟的比重的元素组成的非磁性材料。该介质粉末选自砂子、不锈钢(S/S)、铜(Cu)、钨(W)、六羰基钨、氧化铝(Al₂O₃)粉末、及其混合物。

如图1到3中所说明的，根据本发明的用于分离旋转靶100的靶120和背管110的方法包括：(a)将旋转靶100加热到等于或高于铟132的熔点的温度，以熔化和除去铟132的一部分(S100)；(b)将已经在(a)中从其熔化和除去铟132的一部分的旋转靶100浸渍在盐酸溶液中预定的时间，以腐蚀铟132和介质粉末134(S110)；(c)将其中铟132和介质粉末134已经在(b)中被盐酸溶液腐蚀的旋转靶100加热到等于或高于铟132的熔点的温度，以熔化和除去铟132的剩余部分(S120)；和(d)将靶120在一个方向上推离背管110的外周表面，以使靶120和背管110彼此分离(S130)。该介质粉末选自砂子、不锈钢(S/S)、铜(Cu)、钨(W)、六羰基钨、氧化铝(Al₂O₃)粉末、及其混合物。

根据本发明的方法，将接合组合物130的铟132熔化并且容许其流下背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间。结果，靶120可从背管110的外周表面分离，实现背管110的再循环。

具体地，根据本发明的方法，将旋转靶110加热到等于或高于铟132的熔点的温度(S100)。作为加热的结果，容许铟132的一部分流下背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间。接着，将已经从其熔化和除去铟132的一部分的旋转靶100浸渍在盐酸溶液中预定的时间(S110)，以腐蚀铟132和介质粉末134。

然后，将其中铟132和介质粉末134已经被盐酸溶液腐蚀的旋转靶100加热到等于或高于铟132的熔点的温度(S120)。作为该加热的结果，使铟132的剩余部分熔化并容许其流下背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间。随后，将靶120在一个方向上推离背管110(S130)。该推开操作使靶120从背管110分离。

将旋转靶100加热到铟的熔点(156.61℃)或更高，优选160℃或更高(S100)。作为该加热的结果，使接合组合物的铟132的仅一部分熔化并且容许其流下。

将旋转靶100浸渍在盐酸溶液中预定的时间，以腐蚀铟132和介质粉末(S110)，然后将其加热到铟的熔点(156.61℃)或更高，以使铟132的剩余部分熔化。熔化的铟132从介质粉末134流下和分离，使得靶120从背管110分离。

将参考图1到3对本发明的方法给出更详细的解释。在用于本发明的方法的旋转靶100中，靶120通过包括铟132和介质粉末134(例如，不锈钢球)的接合组合物130牢固地接合到背管110的外周表面。

在步骤(a)中，加热旋转靶100，以初次熔化铟132的一部分(S100)。具体地，将旋转靶100加热到等于或高于铟132的熔点(156.61℃)的温度，以熔化和除去铟132的一部分。

该加热允许接合组合物130的铟132的部分熔化。优选将旋转靶100加热到160℃或更高。在该温度下，熔化的铟132从背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间流下和除去。

在步骤(a)(S100)中的加热之前，接合组合物130在背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间中为凝固状态。在步骤(a)(S100)中，作为加热旋转靶100(其包括具有133mm的外径和2982mm的长度的背管110、具有163mm的外径、135mm的内径和2700mm的长度的靶120、以及作为接合组合物的组分的4.1kg的铟132和4.38kg的介质粉末134)的结果，约3.2kg的铟132被熔化和除去。

即，在步骤(a)(S100)中加热旋转靶100之后，铟132的原始重量的75到80%被熔化和除去

在步骤(b)中，使用盐酸溶液腐蚀作为接合组合物130的组分的铟132和介质粉末134(S110)。具体地，将已经在步骤(a)(S100)中从其熔化和除去铟的一部分132的旋转靶100浸渍在盐酸溶液中预定的时间(S110)，以腐蚀铟132和介质粉末134。该酸腐蚀容许铟132和介质粉末134彼此分离。

在步骤(b)(S110)中使用的盐酸溶液是通过将5到50重量%的盐酸与50到95重量%的水混合而制备的稀溶液。已经历步骤(a)(S100)的旋转靶100的浸渍时间在48到96小时的范围内。

在步骤(b)(S110)中，旋转靶100在盐酸溶液中的浸渍时间随着盐酸在盐酸溶液中的浓度的增加而降低，并且随着盐酸在盐酸溶液中的浓度的降低而增加。即，高的盐酸浓度促进铟132和介质粉末134的腐蚀，确保铟132和介质粉末134的快速分离。相反，低的盐酸浓度导致相对慢的铟132和介质粉末134的腐蚀，导致铟132和介质粉末134的缓慢分离。

在步骤(c)中，将在浸渍在盐酸溶液中之后的旋转靶100再次加热到等于或高于铟132的熔点(156.61℃)的温度以熔化铟132的剩余部分(S120)。熔化的铟132从腐蚀的介质粉末134分离。

将旋转靶100加热到铟132的熔点或更高，如在步骤(a)(S100)中那样，以熔化铟132的剩余部分。优选将旋转靶100加热到160℃或更高。在该温度下，熔化的铟132从背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间流下和除去。

优选将旋转靶100在以恒定速度旋转的同时加热。旋转靶100的旋转速度更优选为5到10rpm。

如上所述，在步骤(c)(S120)中，将旋转靶100在旋转的同时加热到铟132的熔点(156.61℃)或更高、优选160℃或更高，以使通过酸腐蚀从介质粉末134分离的铟132的剩余部分熔化(S120)。熔化的铟132在背管110的外周表面和靶120的内周表面之间流下和除去。

最后，在步骤(d)(S130)中，通过将靶120在一个方向上推离背管110的外周表面而使靶120和背管110彼此分离。

在步骤(c)(S120)中加热旋转靶100以熔化和除去铟132的剩余部分之后，大量的介质粉末134残留在背管110的外周表面和靶120的内周表面之间的空间中，以促进靶120从背管110的外周表面的分离。

如从以上描述明晰的，根据本发明的方法，在除去铟132之后，靶120能够容易地从背管110的外周表面分离，实现背管110的再循环。

尽管已经在本文中参考前述实施方式描述了本发明，但其并不限于所述实施方式，并且可以在其技术精神范围内的多种不同的形式体现。

本发明可用在用于分离旋转靶的靶的方法中。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于在使用之后分离旋转靶的靶和背管的方法，所述靶通过接合混合物牢固地附着到所述背管的外周表面，所述接合混合物包括铟和具有比铟的熔点高的熔点的介质粉末，所述方法包括：

(a)将所述旋转靶加热到等于或高于铟的熔点的温度以熔化和除去所述铟的一部分；

(b)将已经在(a)中从其除去所述铟的一部分的所述旋转靶浸渍在盐酸溶液中，以腐蚀所述铟和所述介质粉末；

(c)将其中所述铟和所述介质粉末已经在(b)中被所述盐酸溶液腐蚀的所述旋转靶加热到等于或高于铟的熔点的温度以熔化和除去所述铟的剩余部分；和

(d)将所述靶在一个方向上推离所述背管的外周表面以使所述靶和所述背管彼此分离。

2.根据权利要求1的方法，其中所述介质粉末选自砂子、不锈钢(S/S)、铜(Cu)、钨(W)、六羰基钨、氧化铝(Al₂O₃)粉末、及其混合物。

3.根据权利要求2的方法，其中，在步骤(a)和(c)的每一个中，将所述旋转靶加热到156.61℃或更高。

4.根据权利要求3的方法，其中，在步骤(a)中，通过加热所述旋转靶而熔化和除去所述铟的75到80重量%。

5.根据权利要求4的方法，其中，在步骤(b)中，所述盐酸溶液是通过将5到50重量%的盐酸与50到95重量%的水混合而制备的稀溶液。

6.根据权利要求5的方法，其中，在步骤(b)中，所述旋转靶在所述盐酸溶液中的浸渍时间在48到96小时的范围内。

7.根据权利要求1到6中任一项的方法，其中，在步骤(c)中，将所述旋转靶在旋转的同时加热。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

根据第19条第1款的陈述

如根据第19条的修改所限定的，根据权利要求1的发明的介质粉末是作为混合有铟的接合混合物的一部分的组分(依据第[12]段)。通过该修改，如下内容变得明晰：权利要求1的介质粉末不是与其它成分化合的化合物例如焊接材料。为何权利要求1的介质粉末不与铟化合的原因是介质粉末具有比铟的熔点高的熔点，如由根据第19条的修改所限定的(依据第[17]、[34]和[40]段)。

由于如上构成的接合混合物，权利要求1的发明具有步骤①加热、②浸渍在盐酸溶液中、和③再加热以分离靶和背管。以上步骤的原因如下：

由于介质粉末具有比铟的熔点高的熔点，在使铟熔化以将靶和背管分离之后，颗粒形式的介质粉末不熔化。熔化的铟散布在介质粉末颗粒之中且由此介质粉末聚集，使得靶和背管的分离不容易。因此，本发明具有加热靶和背管以除去铟的一部分、用盐酸溶液腐蚀铟和介质粉末、且最后将旋转靶再加热以除去铟的步骤。

然而，由于D1未公开权利要求1的介质粉末，通过仅加热靶和基底即背管，可将靶和背管分离。因此，不需要将使用盐酸溶液的D2(JP2008-133538A)应用到D1中以将靶和背管分离。

Claims

1.用于在使用之后分离旋转靶的靶和背管的方法，所述靶通过接合组合物牢固地附着到所述背管的外周表面，所述接合组合物包括铟和介质粉末，所述方法包括：

(b)将已经在(a)中从其除去所述铟的一部分的所述旋转靶浸渍在盐酸溶液中预定的时间，以腐蚀所述铟和所述介质粉末；

7.根据权利要求1到6中任一项的方法，其中，在步骤(c)中，将所述旋转靶在以恒定速度旋转的同时加热。