TWI791432B

TWI791432B - 具有分級中間層之濺鍍靶組合件及製造方法

Info

Publication number: TWI791432B
Application number: TW106110978A
Authority: TW
Inventors: 史蒂芬佛拉賽; 蘇珊 D 史托勒; 石欣琳; 戴安娜Ｌ莫拉里斯
Original assignee: 美商哈尼威爾國際公司
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2023-02-11
Also published as: EP3436618A1; EP3436618A4; US20170287685A1; KR20190004702A; CN109154073A; JP2019518865A; KR102267761B1; EP3436618B1; JP6728389B2; WO2017172692A1; TW201807228A

Abstract

本發明係關於濺鍍靶組合件，其包括具有後表面之濺鍍靶、具有前表面之背板及佈置於該靶與該背板之間之中間層。該中間層包括靠近該靶材料後表面佈置之第一中間層部分及靠近該背板前表面佈置之第二中間層部分。該第一中間層部分係由含有第一材料及第二材料且該第一材料之濃度高於該第二材料之第一混合物形成，且該第二中間層部分係由含有該第一材料及該第二材料且該第二材料之濃度高於該第一材料之第二混合物形成。本發明亦提供製造方法。

Description

具有分級中間層之濺鍍靶組合件及製造方法

本發明係關於濺鍍靶組合件及與濺鍍靶一起用於物理氣相沈積系統中之組件。本發明亦係關於使用積層製造製程製造之濺鍍靶組合件及組件。

物理氣相沈積方法廣泛用於形成多個基板上之材料薄膜。該沈積技術之一個重要領域為半導體製造。實例性物理氣相沈積(「PVD」)裝置8之一部分之簡圖顯示於圖1中。在一構形中，濺鍍靶組合件10包含黏合有靶14之背板12。基板18 (例如半導體材料晶圓)處於PVD裝置8內且經提供以與靶14隔開。靶14之表面16為濺鍍表面。如所顯示，靶14佈置於基板18上方且經定位使得濺鍍表面16面向基板18。在操作中，經濺鍍材料22自靶14之濺鍍表面16移位且用於形成基板18上之塗層(或薄膜) 20。在一些實施例中，適宜基板18包括用於半導體製造中之晶圓。在實例性PVD製程中，用能量轟擊靶14直至濺鍍表面16之原子釋放至周圍大氣中且隨後沈積在基板18上。在一實例性應用中，使用電漿濺鍍將金屬薄膜沈積至晶片或晶圓上用於電子器件中。靶14可自適於PVD沈積製程之任一金屬形成。舉例而言，靶14可包括鋁、釩、鈮、銅、鈦、鉭、鎢、釕、鍺、硒、鋯、鉬、鉿及其合金及組合。當該等實例性金屬或合金意欲作為膜沈積至表面上時，靶14係自期望金屬或合金形成，金屬原子將在PVD期間自靶14移除且沈積至基板18上。在PVD沈積製程期間可使用背板12來支撐靶14。如本文所論述，PVD沈積製程可引起包括靶14及背板12之濺鍍靶組合件10之不期望物理變化。舉例而言，PVD沈積製程可包括將引起靶14翹曲或變形之高溫。為防止此出現，濺鍍靶組合件10及組件可經設計以減少該等不期望物理變化。舉例而言，背板12可經構築以具有高熱容量及/或導熱率，此可最小化或防止靶14及濺鍍靶組合件10之不期望物理變化。一個調整濺鍍靶組合件10之性質之選擇包括控制背板12之形成方式。此可包括選擇在製造製程期間所用之背板材料及處理該等材料之方法。另一選擇包括控制背板12之組裝及用於形成背板12之不同組件之方法。在實例兩組件濺鍍靶組合件10設計中，如圖2中所圖解說明，背板12係以單獨組件形式自靶14形成。背板12如所示為單一實心板。靶14藉由諸如緊固、熔接、焊接及擴散黏合等技術接合至背板12以形成濺鍍靶組合件10。背板12提供多種功能、包括強化整個濺鍍靶組合件10之機械性質及增強其物理性質。如圖2中所示之濺鍍靶組合件10在靶14及背板12接合後包括該兩者。靶組合件10在安裝組件9處藉由諸如用螺栓或螺釘緊固等技術附接至PVD系統。另外，在一些實施例中，冷卻水7直接接觸背板12。一種將靶14接合至背板12之方法係藉由將兩個組件擴散黏合在一起。在擴散黏合之靶中，難以黏合一些靶及背板材料，此乃因靶材料與背板材料之間之熱膨脹係數(CTE)差別較大。舉例而言，在擴散黏合之靶中，難以將一些靶材料(例如鎢)黏合至習用背板材料(例如鋁、鋁合金、銅或銅合金背板)，此乃因該等材料之間之CTE差別較大。若物體係藉由將兩個具有CTE差別之金屬本體接合在一起來製得，則當例如在黏合期間加熱該物體時或當該物體用於高溫環境(例如PVD)中時，可出現分離或甚至破裂。作為實例，當產生如圖2中之濺鍍靶組合件10時，在材料藉由固態黏合物理連結但以不同速率縮短之冷卻期期間，熱應力可在將靶14黏合至背板12後之界面24積累。通常，具有多種材料之系統中之熱應力與系統中之材料之間之CTE差別成比例。隨溫度(T)變化之熱應力(σ)與CTE差別之值(ΔCTE，亦稱為CTE失配)之間的關係可使用等式1來顯示：等式1： σ~ ΔCTE*T 因此，對於具有較大CTE失配之材料，升高溫度將產生系統上增加的熱應力。一些減小局部應力之方法包括：(i)使用較低黏合溫度或低溫黏合技術(例如焊接或奈米黏合)，(ii)藉由使用延展性軟材料(例如Al)之薄中間層來散佈應力，以黏合鎢(W)靶與銅(Cu)合金背板，(iii)使用CTE介於靶材料與背板材料之CTE之間之材料之中間層，以產生CTE梯度。第一種方法受限於可達成之黏合強度，其通常小於6 ksi。通常需要高溫來獲得可接受且均勻之黏合強度，尤其對於較大靶構形(例如300 mm靶及450 mm靶，即用於300 mm或450 mm矽晶圓沈積製程中之靶)，黏合強度通常大於6 ksi。第二種方法可能在背板之CTE與中間層之CTE之間存在較大差別時、且尤其在將脆性材料黏合至自更具延展性之材料製得之背板時不夠成功。此在一種材料具有可加重CTE失配問題之較高熱膨脹係數時更為顯著。第三種方法通常係有用的，但限於具有足夠高熔點且亦具有介於靶材料與背板材料之間之熱膨脹係數的金屬及合金。另一考慮因素係成本。具有常用靶材料及背板材料配對(例如銅(Cu)及鎢(W))之間之膨脹係數的材料通常較為昂貴(例如鉬(Mo)、鈮(Nb)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鈹(Be)、鋯(Zr))且在市面上不一定有售。業內需要將靶黏合至背板之方法，其為前述方法之改良。

在一些實施例中，濺鍍靶組合件包括具有後表面之濺鍍靶、具有前表面之背板及佈置於靶與背板之間之中間層。中間層包括靠近靶材料後表面佈置之第一中間層部分及靠近背板前表面佈置之第二中間層部分。第一中間層部分係由含有第一材料及第二材料且第一材料之濃度高於第二材料之第一混合物形成，且第二中間層部分係由含有第一材料及第二材料且第二材料之濃度高於第一材料之第二混合物形成。在一些實施例中，形成濺鍍靶組合件之方法包括在濺鍍靶表面或背靶表面上自含有第一材料及第二材料之第一混合物形成第一層。在第一層上自含有第一材料及第二材料之第二混合物形成第二層。第一層具有高於第二層之濃度之第一材料，且第二層具有高於第一層之濃度之第二材料。將背板或濺鍍靶配置於第二層上以形成在濺鍍靶與背板之間具有第一層及第二層之組合件，且在靶組合件黏合步驟中將濺鍍靶、第一層、第二層及背板接合在一起。儘管揭示多個實施例，但熟習此項技術者根據以下詳細描述將明瞭本發明之其他實施例，以下詳細描述顯示且闡述本發明之說明性實施例。因此，圖式及詳細描述皆視為具有說明性而非限制性。

相關申請案本申請案主張於2016年4月1日提出申請之美國臨時申請案第62/316,701號之優先權，該申請案之全文出於所有目的以引用方式併入本文中。積層製造(AM)可用於產生分級材料且因此具有分級性質之材料，該等分級性質包括物理性質(例如導電率及導熱率)及材料性質(如CTE、延展性、脆性及強度(產率或最終抗拉強度))。AM可用於形成構成具有性質梯度之濺鍍靶組合件之組件。在一些實施例中，產生具有性質梯度(例如延展性、強度或CTE梯度)之材料可用於黏合具有不同CTE之靶及背板。在一些實施例中，在靶材料與背板材料之間之黏合界面附近之小區域中產生具有性質梯度(例如延展性、強度或CTE梯度)之材料提供黏合具有不相似之CTE (即較大CTE失配)之材料的解決方案。如圖3中所顯示，在一些實施例中，背板30可利用具有性質梯度之中間層34接合至濺鍍靶32。背板30及濺鍍靶32可以任何適宜設計配置。舉例而言，濺鍍靶32及背板30各自可為實質上平坦的，如圖3中所顯示。在其他實施例中，靶組合件可具有嵌入式設計，其中濺鍍靶32之一部分配合在背板30中形成之凹部或空腔內。中間層34在箭頭36所指示方向上可具有性質梯度，該箭頭沿延伸穿過濺鍍靶32及背板30之軸且通常垂直於濺鍍表面之平面。在一些實施例中，具有經調整性質梯度之中間層34可藉由AM將材料直接沈積在背板30或濺鍍靶32之頂部上或沈積在濺鍍靶32及背板30二者上來產生。在沈積中間層34後，組裝背板30及濺鍍靶32，使得中間層34定位於背板30與濺鍍靶32之間且使得組合件黏合在一起。在一實例中，中間層34可形成於濺鍍靶32或背板30上。舉例而言，在一些實施例中，在濺鍍靶32之背表面上形成由第一材料及第二材料之第一混合物形成之第一層。隨後可在第一層之頂部上形成由第一材料及第二材料之第二混合物形成之第二層。第一層具有高於第二層之濃度之第一材料，且第二層具有高於第一層之濃度之第二材料。然後可將背板30配置在第二層之頂部上，使得背板30之前表面毗鄰第二層。然後可在黏合步驟中將濺鍍靶32、第一層、第二層及背板30接合在一起。在一些實施例中，可首先產生具有經調整性質梯度之整個中間層34且之後定位並黏合在濺鍍靶32與背板30之間。在一些實施例中，背板30及濺鍍靶32具有一或多種不同性質且中間層之性質梯度消除或減小背板30至濺鍍靶32之性質差別。舉例而言，中間層34可包含多層且每一層之厚度可為約0.5毫米(0.02英吋)至約3毫米(0.1英吋) 。在一些實施例中，中間層34包含多層，使得中間層34之厚度為約1毫米(0.04英吋)至約10毫米(0.4英吋)。毗鄰各層之至少一種性質可有所變化，使得毗鄰濺鍍靶32之層之性質更類似於濺鍍靶32之性質，且使得毗鄰背板30之層之性質更類似於背板30之性質。以此方式，中間層34可具有性質梯度。在一實例中，背板30及濺鍍靶32具有不同的CTE。舉例而言，背板30可自具有高CTE之背板材料(例如鋁(Al)及銅(Cu)合金)製得，且濺鍍靶32可自具有低CTE之材料(例如鎢(W))製得。在此實例系統中，中間層34可在毗鄰背板30之側上自具有高CTE之材料或材料之組合製得且逐漸變成在面向濺鍍靶之側上具有較低CTE之材料或材料之組合。中間層34中之每一位置之材料組合物經選擇以產生在垂直於濺鍍靶32之濺鍍表面之平面方向上具有逐漸變化之CTE之中間層34材料，此可減小或消除靶組合件中之應力及破裂。在其他實施例中，中間層34可自在毗鄰濺鍍靶32之側給予其低CTE且在毗鄰背板30之側給予其高CTE之材料或材料之組合製得。該中間層例如可用於濺鍍靶32具有低於背板30之CTE時。如本文所用，性質梯度係指自第一位置至第二位置之組成或材料性質之變化。實例性質包括元素組成、熱膨脹係數、脆性、延展性、晶粒大小、晶粒紋理及材料組份密度。 AM提供產生具有性質梯度(例如組成梯度、材料組份密度梯度、晶粒大小梯度、CTE梯度、延展性梯度及/或晶粒紋理梯度)之材料之若干方法。在一些實施例中，AM技術可用於產生具有不同組成及密度以促進某些材料(例如具有不同熱膨脹係數(CTE)之材料)黏合在一起之材料層。端視用於產生性質梯度之AM方法，材料性質可以實質上平滑或逐步方式逐漸變化。使用本文所述之AM技術，可將材料層構建於背板、靶材料或二者上。舉例而言，在一些實施例中，濺鍍靶32係由濺鍍靶材料形成且第一層之熱膨脹係數在濺鍍靶材料之熱膨脹係數的500%內。背板30係由背板材料形成且第二層之熱膨脹係數在背板材料之熱膨脹係數的500%內。在一個實施例中，第一層或第二層之熱膨脹係數可分別小於濺鍍靶材料或背板材料之熱膨脹係數之300%。業內存在多種可用於實施本發明方法之AM技術。由於材料係以預定圖案及組成沈積或鋪設，故使用AM之本發明部分可稱為印刷步驟。AM或印刷步驟可採用諸如直接能量沈積(DED)、薄片層壓、粉末床熔合、噴墨、冷噴塗、熱噴塗或電漿噴塗等多種AM技術中之任一者。舉例而言，AM技術可用於自鋁(Al)、鈷(Co)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鎢(W)、釔(Y)、鋯(Zr)或其合金或鋼中之任一者或任一組合產生中間層。直接能量沈積(DED) 直接能量沈積(DED)涵蓋一系列術語，包括直接金屬沈積(DMD)、雷射工程淨化成形、直接光製造、吹粉AM及3D雷射披覆。在該等類型之製程中，使用聚焦熱能藉由在材料沈積時將其熔融來熔合材料。在一些實施例中，雷射係能源且材料係金屬粉末或導線。圖4圖解說明使用聚焦熱能藉由在材料沈積時將其熔融來熔合材料之直接能量沈積之一般示意圖。在此製程中，在固體構建平臺42上產生構建物體40。能夠繞多個軸旋轉之臂44使呈導線或粉末形式之材料46沈積。材料46沈積至構建物體40之現有或固化表面48上。在沈積後，使用來自能源52之聚焦能量50 (例如雷射、電子束或電漿弧)來熔融材料46。材料46隨後冷卻或固化且變成材料46之下一層之現有表面48。以此方式，逐層添加材料46且固化，以產生或修復構建物體40上之新材料特徵。在此技術中，雷射可為能源50且材料46可為金屬粉末。在一些情形下，將金屬粉末注射或沈積在藉由雷射產生之熔融金屬池上。此技術之其他名稱包括吹粉AM及雷射披覆。一些獨特能力包括同時沈積若干材料，從而使功能上分級之部件成為可能。大多數直接能量沈積機器亦具有4軸或5軸運動系統或機器人臂以定位沈積頭，因此構建順序並不限於平行平面上之連續水平層。混雜系統亦可組合進給粉末之直接能量沈積與CNC研磨(例如4軸或5軸研磨)。圖5-8圖解說明本發明方法之直接能量沈積(例如DMD)系統之各種進一步描述。 DMD系統60之實例性示意圖顯示於圖5中。在一些實施例中，系統60具有4軸或5軸電腦數值控制(CNC)控制之運動系統或機器人臂以定位沈積頭64，因此構建順序並不限於平行平面上之連續水平層。沈積頭64含有高能及聚焦熱源66 (例如雷射、電子束或電漿熔接銲炬)及至少第一進料機68。在一些實施例中，第一進料機68經組態以遞送構建材料70 (例如呈粉末形式之金屬)。金屬粉末藉由惰性氣體、在一些實施例中以預定速率自機載系統移動至第一進料機68且沈積在由橫動能源74產生之熔融金屬池72上。熔融池72可包括熔融新來的構建材料及先前基板層頂部之一部分二者。熔融材料池72使得能夠黏合併混合來自一或多個進料機之粉末且因此產生具有給定組成之層。由於冷卻速率較快，固化極其快速且幾乎在現存在固體層處之移動能量束74後立即發生。在一些實施例中，各自具有不同組成之兩層係藉由改變每一層之間之第一進料機之組合物來沈積。舉例而言，將具有第一組合物(例如高濃度之鎢(W)或銅(Cu))之第一層76鋪設在基板71 (例如構建平臺、濺鍍靶、背板或先前沈積之層)上。隨後，改變自第一進料機68產生之材料之組合物且鋪設具有不同於第一層76之鎢(W)對銅(Cu)比率之第二層78。在重複此製程後，形成具有梯度組合物之中間層80。在一些實施例中，鋪設具有第一組合物(例如第一濃度之兩種或更多種材料)之第一層76。隨後，改變自第一進料機68產生之材料之組合物且鋪設具有不同比率之相同材料之第二層78。在重複此製程多次後，形成具有梯度之中間層80。亦設想可形成個別層，且每一層具有不同於先前層之材料。舉例而言，第一層76之組合物可經選擇以產生具有特定CTE之層。第一層76可包括第一材料及第二材料。另外，第一層76可包括第三材料或任一數量之其他材料以達成特定CTE。可形成具有不同比率之與第一層76中所存在相同之材料或可能地不同於第一層76之材料的後續層，只要後續層之CTE高於第一層76即可。換言之，每一層可具有與毗連層相同但比例不同之材料，或可具有不同材料，只要每一層之CTE在中間層之一側至相對側之方向上形成梯度即可。以此方式，可形成整個中間層，且每一層具有不同於先前層之材料組成，只要每一個別層之CTE高於或低於先前形成之層即可。如圖6中所顯示，可具有兩個進料機系統以允許使用者在鋪設材料層的同時改變經製備用於連續層之材料。系統60類似於圖5中所顯示之系統，只是沈積頭64具有可沈積第一材料84之第一進料機68及可沈積第二材料86之第二進料機82二者。使用第一進料機68及第二進料機82二者，可藉由對於每一層在使用新組合物之進料機之間切換較快速地沈積具有不同組成之層。舉例而言，用第一進料機68鋪設具有第一組合物(例如第一比率之兩種或更多種組份)之第一層76。隨後，藉由第二進料機82鋪設具有不同於第一層76中所存在比率之第二比率之兩種或更多種組份之後續層78。在第二進料機82鋪設材料的同時，自第一進料機68產生之材料之組合物發生變化。以此方式產生具有梯度材料之中間層80。如圖7及8中所顯示，可藉由精確控制每一進料機之射出速率改變來自兩個或更多個進料機之粉末之各別量來調整沈積期間每一層之組成。最終結果為3D沈積具有多層或不同及可能新組合物之複合材料，該新組合物之形狀及幾何學與輸入電腦輔助設計(CAD)模型相同。如圖7及8中所顯示，在一些實施例中，系統60可包括具有至少兩個進料機之沈積頭64。如圖7中所顯示，第一進料機68可用於沈積具有特定材料組成之第一材料84，例如具有第一比率之兩種或更多種組份者。第二進料機82可用於沈積具有不同於第一材料84之比率之兩種或更多種組份之材料組成的第二材料86。每一進料機可同時將材料鋪設至先前形成之層上。可在沈積製程期間控制材料中每一元素或合金之比率，因此可在進行沈積製程時調整每一層之組成。舉例而言，藉由第一進料機68沈積之第一材料84可皆為銅(Cu)，而第二材料86可皆為鎢(W)。或者，藉由第一進料機68沈積之第一材料84可為銅(Cu)及鎢(W)之組合，而第二材料86可為鋁(Al)及鎢(W)之組合。在一些實施例中，第一材料84及第二材料86可含有三種呈不同組合之組份。藉由控制自每一進料機沈積之材料之量，可在鋪設材料時控制每一層之材料組成。結果產生甚至在形成每一層時可變化之具有材料梯度80之中間層88，如圖8中所顯示。在一些實施例中，原料可包含導線而非粉末。在此實例中，熱源在導線捕獲且混合至熔融池中之前將其熔融且粉化成精細粉末。在一些實施例中，DMD系統具有用氬或用高真空吹掃之氣密封室以保持氧及水分含量可低於10 ppm。該環境有助於防止氧化及污染且保持部件清潔以確保最佳品質材料。粉末進給系統及射出粉末亦由氣體遮蔽(例如氬)圍繞以提供額外保護以及壓力。薄片層壓薄片層壓係可產生不同材料薄層之平行堆疊之另一3D印刷技術。薄片層壓係黏合材料之各薄片以形成3D物體之AM製程。薄片層壓可用於在背板或靶材料之頂部上產生具有不同CTE之薄箔之堆疊。如圖9中所顯示，具有預定比率組份之構建材料之預成型材料薄片100藉由輥104及視情況提供材料薄片100 (例如帶106)之其他器件定位於切割床102上之適當位置。材料薄片100使用黏著劑或能源以特定順序在先前黏合之層108上方之適當位置黏合。然後藉由切割工具110 (例如雷射或刀)自所黏合之材料薄片100切割出所需形狀。切割或黏合步驟可顛倒，且或者可在定位及黏合之前切割材料薄片100。對於金屬，通常提供呈金屬條帶或箔形式之薄片材料。具體而言，在超音波積層製造(UAM)中，亦可藉由雙高頻轉換器所供應之超音波能量及系統之滾壓音極所產生之壓縮力之組合將金屬箔及條帶熔接在一起。薄片層壓技術可與全CNC機械加工能力組合。在一些實施例中，尤佳適用於金屬及合金之一種類型之薄片層壓技術係超音波積層製造(UAM)。如圖10中所顯示，UAM使用滾壓超音波熔接系統，其包括兩個超音波轉換器120及熔接角122。材料之箔123可位於熔接角122與基板124之間，例如材料之另一箔。高頻(例如20,000赫茲)超音波振動傳遞至圓盤形熔接角122，其進而施加至在高壓下固持在一起之箔123以產生熔接。此方法提供由因超音波運動之摩擦力及壓力驅動之低溫熔接。在第一時期中，重複超音波剪切運動會破壞任何表面氧化物且將任何表面凸體弄平。在後續製程中，藉由超音波運動使微凸體崩散。因此，來自角之熱及壓力可形成固態黏合。 UAM通常組合滾壓超音波熔接系統與CNC研磨能力以確保良好公差或形狀且確保3D形狀及幾何學遵循輸入CAD設計。舉例而言，若需要，可研磨表面中之孔洞或變化。UAM可為極其有效之在背板材料之頂部上構建可容易獲得之材料箔(例如具有不同比率之鈦(Ti)、鋁(Al)或銅(Cu)之箔)之多個堆疊的技術。所涉及之低溫會減小製造期間之熱應力。由於UAM利用固體箔替代粉末，故其亦消除每一層內孔隙度之來源。可用於構建由金屬及合金製得之3D結構之其他AM技術包括黏合劑噴射、粉末床熔合、冷噴塗、熱噴塗及電漿噴塗。黏合劑噴射如圖11中所顯示，黏合劑噴射涉及經由液體黏著劑供應140選擇性分配之液體黏合劑經由噴墨印刷頭142噴嘴沈積以接合粉末床144中之粉末材料。利用黏合劑噴射，所分配材料並非構建材料，而是沈積至粉末床144上以將粉末固持於期望形狀中之液體。粉末材料使用輥150自粉末供應146移動且散佈於構建平臺148上方。印刷頭142視需要使黏合劑黏著劑152沈積在粉末床144之頂部上。當構建構建物體156時使構建平臺148降低。在黏合先前沈積之層後，立即藉由輥150將另一粉末層自粉末供應146散佈在構建物體156上方。構建物體156形成於粉末黏合至黏合劑黏著劑152時。未黏合粉末保持在圍繞構建物體156之粉末床144中。重複該製程直至製得整個構建物體156。通常必須在AM構建製程後燒結藉由黏合劑噴射產生之金屬部件且用第二種金屬浸漬。實例係對不銹鋼、青銅或鐵部件使用青銅浸漬劑。其他浸漬劑可為鋁(Al)、玻璃或碳纖維。在構建後爐週期期間，將黏合劑燒盡且將青銅浸漬至部件中以產生金屬合金。此技術可用於產生分級組合物。然而，除使用粉末床外，此技術具有產生分級組合物之其他潛在缺點：i)燒結及浸漬步驟之額外成本，ii)在浸漬步驟期間不期望孔隙度之更大風險，及iii)浸漬劑材料之數量有限且因此可達成之組合物有限。粉末床熔合粉末床熔合係一種AM方法，其中熱能(例如雷射)選擇性熔合粉末床之區域，例如圖12中所顯示之區域。AM器件可包括構建材料160 (例如金屬或金屬合金粉末)之床。構建材料160亦可逐層沈積在構建平臺166之頂部用於保持欲構建之三維結構164。構建材料160可逐層添加在彼此之頂部上且固化以進行性形成三維結構164。構建平臺166通常附接至升降機168，其相對於構建材料160向上或向下移動以幫助添加構建材料160之其他層。熔融或凝固裝置162通常定位於構建平臺166之上方。凝固裝置162可包括用於熔融構建材料160 (例如金屬)之器件，或可包括用於凝固壓層或其他材料之凝固器件。熔融或凝固裝置162通常連結至光柵170，其使熔融或凝固裝置162相對於構建平臺166移動以熔融所構建材料之不同位置。在一些實施例中，AM裝置不具材料床160，而是熔融裝置162包括將材料熔融並分配至構建平臺166上且添加後續材料層以構建三維結構164之分配器。升降機168以及熔融及凝固裝置162受控於控制系統172，其管控如何基於升降機168以及熔融及凝固裝置162之移動來構建三維結構164。熱能熔融粉末材料層之所選部分，該部分隨後在其冷卻時變成固相。對於金屬部件，錨鉤可將該等部件附接至基底板且支撐面向下之結構。此為必需的，此乃因若不使用錨鉤，則金屬粉末之高熔點可產生高熱梯度，從而引起高熱應力及翹曲。粉末床熔合之其他常用名稱包括雷射熔融(LM)、選擇性雷射熔合/燒結(SLM/SLS)、直接金屬雷射燒結(DMLS)及電子束熔融。在一些實施例中，靶材料或背板可***粉末床中且用作基板，在該基板上方沈積多個層且然後藉由雷射選擇性退火以產生晶粒大小梯度，如以上段落中所述。冷噴塗冷噴塗涉及抵靠具有足夠動能之基板推進構建材料以產生緻密塗層或自由形式。冷噴塗不會引起構建材料熔融且因此可在相對較低之溫度下預成型。該製程可藉由以高速(例如介於約500 m/s與1500 m/s之間)噴塗固體粒子來實施以藉由塑性變形形成沈積物。冷噴塗技術可用於避免金屬氧化及形成高密度硬金屬沈積物。如圖13中所顯示，在一些實施例中，該方法包括經由第拉瓦(de Laval)或收斂-擴散噴嘴180推進加熱加壓之載體氣體178。若氣體係以次音速流動，則該氣體係可壓縮的且聲音將經由其傳播。在第拉瓦噴嘴中，在噴嘴之收斂部分182在噴嘴之橫截面減小時形成氣阻。由於氣體流動係等熵的，故氣體速度在橫截面處於最大值時將變成音速。當氣體進入噴嘴之擴散部分184時，氣體膨脹且達到超音速。將構建材料186注射至氣阻點上游或下游之氣流中。載體氣體178將構建材料186攜載出噴嘴180。構建材料186自噴嘴180之離開速度必須足夠高以使其在撞擊基板188時塑性變形以形成充分黏合之塗層190及緻密構建層。使用此形式之噴嘴，超音速離開速度因此係可能的且因此構建材料186達到為產生黏合所需之必需粒子速度。當前可使用冷噴塗積層製造自某些金屬產生構建物體，該等金屬包括鈦(Ti)、鈷(Co)、鉻(Cr)及諸如鈦-鋁-釩(TiAlV)合金及基於鎳(Ni)之合金等合金。熱噴塗熱噴塗方法(例如電漿噴塗、高速氧燃料(HVOF)噴塗、弧噴塗及火焰噴塗)通常涉及利用熱源使構建材料熔融成小滴並將熔融的構建材料以高速噴塗至基板或構建表面上。構建材料可用諸如化學燃燒、電漿或電弧等多種能源來熔融。金屬構建材料可以原料、粉末或導線或金屬基質複合物形式提供。如圖14中所顯示，在一些實施例中，電漿噴塗設備可包括沿流動路徑之線條藉由陽極194及陰極195之組合加速之電漿氣體192。將構建材料196引入將構建材料196以粒子流197形式攜載出噴嘴之電漿氣體192之流中。構建層198係由多個松餅樣構建材料沈積物(稱為薄板)組成，該等沈積物係藉由將基板199上之液滴弄平來形成。形成中間層之AM方法圖15A及15B闡述可根據一些實施例結合AM方法使用之處理步驟。在一些實施例中，可用於在背板與濺鍍靶之間產生具有晶粒大小及紋理梯度之中間層之實例性AM形式包括DMD及DED (圖15A)及薄片層壓(圖15B)。如圖15A中所顯示，DMD製程開始於步驟200，其係藉由將第一組合物之粉末金屬層沈積至背板上且使用熱能熔合併混合粉末且產生第一層組合物來實施。在步驟202中，鋪設後續材料層，其各自具有與先前鋪設之層相比進行性升高濃度之第一材料及相應進行性降低濃度之第二材料。在步驟202中，晶粒大小梯度受控於熱能源之功率、掃描速度、冷卻速率、初始粉末大小及後續熱處理。當產生中間層時，最終層之粉末之組合物通常與濺鍍靶材料之組合物相同或相似。形成整個中間層後，可立即在步驟204中根據CAD設計使用CNCL研磨進行表面處理以在下一步驟之前製備中間層之表面。在步驟206中，將濺鍍靶添加至中間層中。此可使用適宜且可幫助修復中間層中之任何缺陷之任何黏合步驟來實施。在一些實施例中，可使用諸如熱均壓「模式化」等擴散黏合方法。最後在步驟208中，例如，使背板、中間層及濺鍍靶接合之靶組合件可經歷最後機械加工步驟以使各表面平滑。圖15B圖解說明利用薄片層壓之實例性製程，例如超音波積層製造。在圖15B中所顯示之薄片層壓方法中，材料之每一薄片具有可具有期望相對含量比率之兩種金屬或金屬合金之特定預定組成。因此，該等薄片必須以受控順序放置及接合。在步驟220中，將具有類似於背板之金屬濃度之材料之第一薄片鋪設在背板上方且與其接合。在步驟222中，按順序添加具有自高濃度之第一金屬逐漸變化至高濃度之第二金屬之金屬濃度之材料的後續薄片且將其接合在一起。在步驟224中，中間層可經受CNC車床或其他處理中間層表面之方法，且使其備用於黏合步驟。黏合步驟226可為將濺鍍靶接合至中間層及背板之任一適宜方法。在一些實施例中，可使用諸如模式化等擴散黏合方法。最後在步驟228中，例如，使背板、中間層及濺鍍靶接合之靶組合件可經歷最後機械加工步驟以使各表面平滑。如圖16及17中所顯示，在一些實施例中，可直接在濺鍍靶上(圖16)或直接在背板上(圖17)實施AM製程。在一些實施例中，中間層可利用與背板及濺鍍靶完全分開之AM形成且可隨後定位於其間並黏合至背板及濺鍍靶。圖16及17亦圖解說明控制每一層之除組成外之其他性質(諸如微結構之晶粒大小及紋理等性質)之方法。如圖16中所顯示，在步驟230中，將粉末層鋪設至靶上且使用熱能來熔合粉末。此同一步驟可直接在靶上(如圖16中所顯示)或直接在背板上(如圖17、步驟240中所顯示)實施。可控制熱能以將晶粒調整至適宜大小。AM製程一次性熔融極少量之材料。因此，發生極快速固化，遠遠快於傳統製程，此引起整個部件中與傳統製程(例如澆注或粉末冶金術)相比更均勻且精細之微結構。而且，對於合金，以更小規模分離合金元素。此意指沈積在靶材料上之AM層通常將具有與靶材料相比較小且更均勻之晶粒大小。隨後在圖16之步驟232及圖17之步驟242中，添加其他粉末層且使其熔合。每一材料層可具有與先前層不同濃度之材料，且亦可具有與先前層不同之晶粒大小。另外，可藉由控制能源來控制每一層之晶粒大小，如下文所述。可在AM製程期間在沈積之層內額外控制晶粒大小。在圖16之步驟234及圖17之244中，可控制所用熱能之量，例如可改變功率且可改變掃描速度。一個選擇為在AM步驟期間藉由使用雷射或電子束源來實施中間局部熱處理。此可在已沈積且已固化少數層後立即進行。然後降低雷射或電子束源之功率及掃描圖案以產生足夠熱使所沈積層之晶粒大小生長至特定值但不引起任何熔融。此方法可產生若干區域，其各自含有若干具有給定晶粒大小之沈積層。另一選擇為選擇不同大小之粉末用於AM沈積製程。作為一般規則，較精細粉末可給出較精細之最終晶粒大小，只要熔融條件為最佳化即可。對於大片材料，較精細粉末通常更昂貴且成本通常更高。然而，當在靶之一側上使用相對更小體積之沈積物時，成本可為可接受的。另一選擇為在藉由使用雷射源或藉由在習用烘箱中原位加熱整個室來沈積所有層後，立即在整個層上方實施整體熱處理。在該情形下，晶粒大小生長並不如先前所述選擇中一樣局部化，而是更均勻地跨越整個沈積物進行。在圖16之步驟236及圖17之246中，使用與先前選擇中所述相似之方法且包括用於黏合、較佳藉由模式化、最後機械加工及包裝之黏合之製劑。晶粒大小可不如組成及密度熱穩定，且因此任何晶粒大小梯度可對熱及溫度更敏感。在濺鍍靶之情形下此實際上意指，黏合溫度(通常300℃-500℃)應遠小於材料之晶粒生長(其通常在0.4-0.5Tm下進行)之溫度，其中Tm為給定材料之熔點。舉例而言，鎢(W)之熔點為3410℃，此意指0.4Tm為約1360℃，且因此若自170℃至500℃實施黏合步驟，則晶粒生長將不會發生在含鎢(W)之分級多層中。 AM之另一優點在於，可更精確地製備及控制黏合表面以產生經改良或優異的黏合強度。舉例而言，諸如凹痕、步驟、凹槽或鍵等特徵可印刷在中間層之表面以改良中間層與濺鍍靶或背板之間之黏合強度。彼等特徵可藉由AM技術更嚴密且複雜地製造。近淨形製造會降低製造時間及材料成本。另外，AM技術(包括DED、DMD及UAM)可與CNC研磨能力組合。在一些實施例中，CNC研磨可與AM組合使用來提供優異的或經改良之表面精制度及尺寸公差，例如CNC研磨可用於機器加工分級中間層之頂部表面上之凹槽以促進黏合步驟。舉例而言，CNC研磨可用於產生跨越中間層之面由三角形凹痕組成之表面。隨後實施靶與梯度中間層及背板組合件之固態黏合。在一些實施例中，模式化較佳之原因在於，其對相對較高溫度下之部件產生來自所有方向之各向同性壓力。此方法有助於促進擴散及減小孔隙度，同時提供固態擴散黏合。在模式化之前、期間及尤其之後實施之熱處理亦有助於減小殘留應力。另外，黏合步驟期間之熱處理有時可有助於促進AM形成之層之間的進一步相互擴散且實際上產生更連續之組成梯度，此進一步有助於減小熱應力。最後，在圖16之步驟238及圖17之248中，可使用來最後機械加工步驟來拋光濺鍍靶及/或背板之表面。亦可使用清潔步驟來移除可在AM製程後剩餘之任何殘留材料。如上文所述，使用諸如雷射或電子束等熱源之AM技術可在靶或背板之一個表面上形成具有梯度材料組成及可控晶粒大小之材料層。舉例而言，對於具有銅(Cu)合金背板之鎢(W)靶，可有利地例如形成近淨形W/Ti/Cu或W/Mo/Cu層堆疊。一般三層堆疊將具有形式W/X/Cu，其中X係具有介於靶材料(在此實例中為鎢(W))與背板材料(在此實例中為銅(Cu)合金)之間之CTE係數之金屬或合金。該方法可進一步擴展至形式W/X/Y/Cu之四層堆疊之情形，其中X及Y係具有介於靶材料(在此實例中為鎢(W))與背板材料(在此實例中為銅(Cu)合金)之間之CTE係數之金屬或合金。在另一實例中，與X之CTE相比，Y之CTE較接近背板材料(在此情形下為銅(Cu)合金)，此乃因Y係直接沈積在銅(Cu)合金背板上。總之：W之CTE ＜ X之CTE ＜ Y之CTE ＜ Cu之CTE。此程序可藉由控制每一層之組成及/或密度推廣至形成CTE梯度之多種材料之多個堆疊。一種產生具有梯度組成之材料之方法將為可控且涉及單一連續步驟以獲得最佳效率及成本降低之方法。在一些實施例中，使用者亦可在原子或微規模下調整梯度組成且提供跨材料厚度幾乎連續之組成及性質變化。具有可控制晶粒大小及紋理梯度之方法亦可較佳控制局部應力且減少尤其對於脆性靶材料在黏合線附近出現之破裂。在一些實施例中，中間層320可經調整以在中間層320之特定位置具有特定CTE。如圖18中所顯示，濺鍍靶300及背板310可具有不同或不相似之CTE。為提供適宜中間層320，中間層之第一層或部分330可用第一比率之兩種或更多種組份形成。舉例而言，第一層330可具有高濃度之組份A及低濃度之組份B之第一比率。視情況，其他組份(例如組份C、組份D及更多組份)可包括在第一層330中。中間層320之毗鄰第一層330之第二層或部分340可具有較低濃度之組份A及較高濃度之組份B。視情況，其他組份(例如組份C、組份D及更多組份)可包括在第二層340中。其他組份可以高於第一層330中之濃度存在於第二層340中。在一些實施例中，在第二層340上方可形成多個層且每一層可具有逐步降低濃度之組份A及逐步升高濃度之組份B。在一些實施例中，組份C、D及/或更多組份亦可逐步增加。或者，可使一或多種其他組份之濃度保持恆定，同時僅利用添加之每一後續層改變組份A及組份B之濃度。重複此製程(即，可形成複數個層)直至形成毗鄰背板310之最終層，其具有低濃度之組份A、高濃度之組份B及視情況較高濃度之組份C及/或D。因此，完整形成之中間層320之自中間層之毗鄰濺鍍靶300之第一側至毗鄰背板310之第二側之每一層具有特定CTE。在一些實施例中，每一層之CTE可不同於毗鄰層之CTE。在其他實施例中，一些但非所有層之CTE可不同。再提及圖18，在一些實施例中，中間層320可自具有兩種或更多種組份(其中各組份層層變化)之層形成。舉例而言，第一層330可自組份A、組份B及組份C形成。每一層內之每一組份及每一組份之比率經選擇以產生具有特定材料性質(例如晶粒大小或CTE)之層。第二層340可自組份A、B及C及另外或或者組份D、組份E及組份F形成。可添加其他層以構建完整中間層，其中每一後續層將具有經選擇以產生具有例如高於或低於先前形成之層之CTE的層之不同組份之特定組合。因此，完整形成之中間層具有材料性質梯度，例如CTE梯度；自中間層之毗鄰濺鍍靶300之第一側至毗鄰背板310之第二側。實例以下非限制性實例說明本發明之多個特徵及特性，其不應理解為限制本發明，且其中除非另外指明，否則所有百分比皆為重量百分比。實例1：使用AM形成銅(Cu)及鈦(Ti)之梯度中間層以將鎢(W)靶黏合至銅-鉻(CuCr)背板：圖19-22圖解說明使用直接能量沈積技術(在此情形下為直接金屬沈積(DMD))產生組成梯度之實例。濺鍍靶係直徑為15 cm (6英吋)且厚度為1 cm (0.5英吋)之W靶。背板係直徑為15 cm (6英吋)且厚度為2 cm (0.75英吋)之CuCr C18200背板。藉由5個具有不同銅(Cu)/鈦(Ti)組成之1.2 mm厚之層之堆疊產生約6 mm厚之功能梯度中間層。鈦(Ti)經選擇以與背板之主要元素銅(Cu)混合，此乃因鈦(Ti)具有8.6 ×10^-6 m/(m K)之CTE，其介於銅(Cu)與鎢(W)之CTE之間。在DMD之前將中間層之組合物機械混合且置於DMD系統之單獨粉末進料機中。此處所用之方法類似於上文針對圖6所述之方法。DMD使用一種粉末進料機來沈積1.2 mm厚之含有第一組合物之第一層，且然後切換至含有第二組合物之不同粉末進料機以構建1.2 mm厚之另一層且對於其餘各層皆如此進行。首先將具有最高銅(Cu)含量之層(95% Cu + 5% Ti；層402)沈積在由CuCr製得之Cu合金背板400 (C18200背板，其組成為1.6 wt%鉻及其餘銅(Cu 1.6%)且CTE = 17.6 ×10^-6 m/(m K))上。對於隨後4層(層404-410)，改變組合物使得銅(Cu)之量(75%至50%至25%至15%)逐漸減小且鈦(Ti)之量成比例增加(25%至50%至75%至85%)。因此，CTE自毗鄰CuCr之第一層至第五層逐漸減小(以接觸W)，藉此逐漸最小化CTE失配。該等層及組合物之配置圖解說明於圖19中且匯總於表1中。

為促進黏著且減小孔隙度，在每一雷射施加之前預熱每一沈積層。此處理亦允許組合物一定有限的擴散及均質化。緩慢降低每一連續層之預熱步驟溫度以最小化應力且慮及組成變化。應注意，總DMD週期相對較短，總共185分鐘，且因此適於製造應用。圖20a及20b係沈積兩個不同層後之中間層之照片。特定而言，圖20a係在沈積層408 (25 wt%銅(Cu)及75 wt%鈦(Ti))後中間層之影像，且圖20b係在沈積層410 (15 wt%銅(Cu)及85 wt%鈦(Ti))後中間層之影像。 SEM/EDX對中間層橫截面之觀察結果顯示於圖21中，且指示沈積層之實際組合物相對較接近原始粉末混合物。在垂直於構建表面之方向上在穿過中間層之線上之7個位置獲取樣品。表2含有每一位置之Ti及Cu之重量%濃度。

參照上表2及圖21中之相應位置編號，上述實例說明位置1及2為具有大於85% Ti及小於15% Cu混合物之組合物之層的中間層。位置3為具有約50% Ti及50% Cu混合物之層。位置4為具有約30% Ti及70% Cu混合物之層。位置5及6具有約15% Ti及85% Cu混合物。且位置7為具有5% Ti及95% Cu混合物之層。亦如圖22中所顯示之另一視圖可見，在各層之間之界面未觀察到破裂，此指示可接受且優良之黏合及一致之沈積。可見最小且可接受量之孔隙度。以下因素之組合可有助於此：i)在熔融及固化進行時體積較小，ii)圍繞粉末及熔融池之遮蔽氣體之壓力，及iii)預熱處理步驟。亦觀察到，黏合步驟、尤其在藉由模式化進行時進一步有助於減小孔隙度。本文揭示濺鍍靶組合件，其包含具有後表面之濺鍍靶；具有前表面之背板；及佈置於靶與背板之間之中間層。中間層包含至少第一材料及第二材料、靠近靶材料後表面佈置之第一中間層部分及靠近背板前表面佈置之第二中間層部分。第一中間層部分具有高於第二材料之濃度之第一材料，且第二中間層部分具有高於第一材料之濃度之第二材料。本文亦揭示形成濺鍍靶組合件之方法，該方法包含形成具有至少第一材料及第二材料之中間層。中間層具有第一中間層部分及第二中間層部分，其中第一中間層部分具有高於第二中間層部分之濃度之第一材料，且第二中間層部分具有高於第一中間層部分之濃度之第二材料。該方法包括配置具有後表面之靶且靶後表面毗鄰第一中間層部分；配置具有前表面之背板且背板前表面毗鄰第二中間層部分；及在靶組合件黏合步驟中將靶、中間層及背板接合在一起。形成中間層包括形成具有第一濃度之第一材料之第一中間層部分；將後續材料層添加至第一中間層部分中，其中每一材料層具有低於先前添加層之濃度之第一材料；形成具有第二濃度之第一材料之第二中間層部分；及使中間層經受中間層黏合步驟。本文亦揭示形成濺鍍靶組合件之方法，其包含形成具有第一中間層部分及第二中間層部分之中間層，其中形成中間層包括形成第一中間層部分，及逐層添加構建材料。該方法亦包括形成第二中間層部分，及使中間層經受黏合步驟。沿第一中間層部分至第二中間層部分之方向，與先前層相比，構建材料之每一層具有較低濃度之第一材料及較高濃度之第二材料。該方法亦包括將中間層置於濺鍍靶與背板之間；及將濺鍍靶、中間層及背板加熱至足夠高以在中間層與濺鍍靶之間及在中間層與背板之間形成擴散黏合之溫度。本文亦揭示形成濺鍍靶組合件之方法，其包含形成具有第一中間層部分及第二中間層部分之中間層。形成中間層包括形成具有第一材料性質值之第一中間層部分，將後續材料層添加至第一中間層部分中，形成具有第二材料性質值之第二中間層部分。沿第一中間層部分至第二中間層部分之方向，中間層具有自第一材料性質值至第二材料性質值之材料性質值梯度。該方法亦包括使中間層經受中間層黏合步驟；配置具有後表面之濺鍍靶且靶後表面毗鄰第一中間層部分；配置具有前表面之背板且背板前表面毗鄰第二中間層部分；及在靶組合件黏合步驟中將濺鍍靶、中間層及背板接合在一起。可在不背離本發明範疇之情況下對所論述之實例性實施例作出各種修改及添加。舉例而言，儘管上文所述實施例提及具體特徵，但本發明之範疇亦包括具有不同特徵組合之實施例及不包括所有上述特徵之實施例。

7‧‧‧冷卻水 8‧‧‧物理氣相沈積裝置 9‧‧‧安裝組件 10‧‧‧兩組件濺鍍靶組合件 12‧‧‧背板 14‧‧‧靶 16‧‧‧濺鍍表面 18‧‧‧基板 20‧‧‧塗層(或薄膜) 22‧‧‧經濺鍍材料 24‧‧‧界面 30‧‧‧背板 32‧‧‧濺鍍靶 34‧‧‧中間層 36‧‧‧箭頭 40‧‧‧構建物體 42‧‧‧固體構建平臺 44‧‧‧臂 46‧‧‧材料 48‧‧‧現有或固化表面 50‧‧‧聚焦能量 52‧‧‧能源 60‧‧‧直接金屬沈積系統 64‧‧‧沈積頭 66‧‧‧熱源 68‧‧‧第一進料機 70‧‧‧構建材料 71‧‧‧基板 72‧‧‧熔融池 74‧‧‧橫動能源 76‧‧‧第一層 78‧‧‧第二層 80‧‧‧中間層 82‧‧‧第二進料機 84‧‧‧第一材料 86‧‧‧第二材料 88‧‧‧中間層 100‧‧‧預成型材料薄片 102‧‧‧切割床 104‧‧‧輥 106‧‧‧帶 108‧‧‧先前黏合之層 110‧‧‧切割工具 120‧‧‧超音波轉換器 122‧‧‧熔接角 123‧‧‧箔 124‧‧‧基板 140‧‧‧液體黏著劑供應 142‧‧‧噴墨印刷頭 144‧‧‧粉末床 146‧‧‧粉末供應 148‧‧‧構建平臺 150‧‧‧輥 152‧‧‧黏合劑黏著劑 156‧‧‧構建物體 160‧‧‧構建材料 162‧‧‧熔融或凝固裝置 164‧‧‧三維結構 166‧‧‧構建平臺 168‧‧‧升降機 170‧‧‧光柵 172‧‧‧控制系統 178‧‧‧載體氣體 180‧‧‧第拉瓦或收斂-擴散噴嘴 182‧‧‧收斂部分 184‧‧‧擴散部分 186‧‧‧構建材料 188‧‧‧基板 190‧‧‧充分黏合之塗層 192‧‧‧電漿氣體 194‧‧‧陽極 195‧‧‧陰極 196‧‧‧構建材料 197‧‧‧粒子流 198‧‧‧構建層 199‧‧‧基板 300‧‧‧濺鍍靶 310‧‧‧背板 320‧‧‧中間層 330‧‧‧第一層或部分 340‧‧‧第二層或部分 400‧‧‧Cu合金背板 402‧‧‧層 404‧‧‧層 406‧‧‧層 408‧‧‧層 410‧‧‧層

圖1係濺鍍裝置之示意性圖解說明。圖2係濺鍍靶組合件之示意性圖解說明。圖3係具有中間層之濺鍍靶組合件之示意性圖解說明。圖4係使用直接能量沈積之積層製造系統之示意性圖解說明。圖5係根據一些實施例使用直接能量沈積之積層製造系統之示意性圖解說明。圖6係根據一些實施例使用直接能量沈積之積層製造系統之示意性圖解說明。圖7係根據一些實施例使用直接能量沈積之積層製造系統之示意性圖解說明。圖8係根據一些實施例使用直接能量沈積之積層製造系統之示意性圖解說明。圖9係根據一些實施例使用薄片層壓之積層製造系統之示意性圖解說明。圖10圖解說明根據一些實施例使用薄片層壓之積層製造方法。圖11係根據一些實施例使用噴墨之積層製造系統之示意性圖解說明。圖12係根據一些實施例使用粉末床擴散之積層製造系統之示意性圖解說明。圖13係根據一些實施例冷噴塗系統之示意性圖解說明。圖14係根據一些實施例電漿噴塗系統之示意性圖解說明。圖15A及15B係根據一些實施例產生濺鍍靶組合件中間層之方法之圖。圖16係根據一些實施例產生濺鍍靶組合件中間層之方法之圖。圖17係根據一些實施例產生濺鍍靶組合件中間層之方法之圖。圖18圖解說明積層製造產生之具有材料梯度之材料。圖19圖解說明積層製造產生之具有材料梯度之材料。圖20a及圖20b係積層製造產生之具有材料梯度之材料的照片。圖21係積層製造產生之具有材料梯度之材料的照片。圖22係積層製造產生之具有材料梯度之材料的照片。

7‧‧‧冷卻水

9‧‧‧安裝組件

10‧‧‧兩組件濺鍍靶組合件

12‧‧‧背板

14‧‧‧靶

24‧‧‧界面

Claims

一種濺鍍靶組合件，其包含：具有後表面之濺鍍靶；具有前表面之背板；及佈置在該濺鍍靶與該背板之間之中間層，該中間層包含固態黏合至該濺鍍靶後表面之第一中間層部分及固態黏合至該背板前表面之第二中間層部分；其中該第一中間層部分係由含有第一材料及第二材料且該第一材料之濃度高於該第二材料之第一混合物形成，且其中該第二中間層部分係由含有該第一材料及該第二材料且該第二材料之濃度高於該第一材料之第二混合物形成。
如請求項1之濺鍍靶組合件，其中該中間層沿延伸穿過該濺鍍靶及該背板之軸具有晶粒大小、晶粒紋理、材料組成或材料組份密度中之任一者之功能材料梯度，該軸垂直於該濺鍍靶之該後表面。
如請求項1之濺鍍靶組合件，其中該第一中間層部分及該第二中間層部分各自為約0.5毫米至約3毫米。
如請求項1之濺鍍靶組合件，其中該濺鍍靶係自濺鍍靶材料形成，且其中該第一中間層部分之熱膨脹係數在該濺鍍靶材料之熱膨脹係數之500%內。
如請求項1之濺鍍靶組合件，其中該中間層進一步包括第三材料。
如請求項1之濺鍍靶組合件，其中該中間層進一步包含第三材料，且其中該第一中間層部分具有高於該第二中間層部分之濃度之該第三材料。
一種形成濺鍍靶組合件之方法，該方法包含：在濺鍍靶表面或背靶表面上自含有第一材料及第二材料之第一混合物形成第一層；在該第一層上自含有該第一材料及該第二材料之第二混合物形成第二層，其中該第一層具有高於該第二層之濃度之該第一材料，且該第二層具有高於該第一層之濃度之該第二材料；將該背板或濺鍍靶配置於該第二層上以形成在該濺鍍靶與背板之間具有該第一層及第二層之組合件；及在靶組合件固態黏合步驟中將該濺鍍靶、該第一層、該第二層及該背板接合在一起。
如請求項7之方法，其中具有至少第一材料及第二材料之該第一層形成於該背板之該表面上，且該濺鍍靶配置於該第二層之該表面上。
如請求項7之方法，該方法進一步包含，將複數個後續材料層添加至該第一層，其中每一後續材料層具有低於先前添加層之濃度之該第一材料。
如請求項9之方法，其中自該第一層至該第二層，存在晶粒大小、晶粒紋理、材料組成或材料組份密度中之任一者之梯度變化。
如請求項9之方法，其中該複數個後續材料層中之每一層之厚度為約0.5毫米至約3毫米。
如請求項7之方法，其中該濺鍍靶係自濺鍍靶材料形成，且其中該第一層之熱膨脹係數在該濺鍍靶材料之熱膨脹係數之500%內。
如請求項7之方法，其中該背板係自背板材料形成，且其中該第二層之熱膨脹係數在該背板材料之熱膨脹係數之500%內。
如請求項7之方法，其中該第一層之熱膨脹係數與該濺鍍靶之熱膨脹係數之間的差別小於該第一層之該熱膨脹係數與該背板之熱膨脹係數之間的差別。
如請求項7之方法，其中該第一混合物及該第二混合物進一步包括第三材料。