具有界面部分的多块溅射靶及相关方法和物品

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具有界面部分的多块溅射靶及相关方法和物品\n[0001] 要求申请日的权益\n[0002] 本申请要求2012年5月9日提交的美国申请61/644,669以及2013年3月11日提交的美国专利13/793,043的权利，其内容通过引用清楚的整合。\n技术领域\n[0003] 本发明通常指溅射，尤其指改进的多元溅射靶和它们的制品，以及用于生产薄膜的用途，其包括在固结操作(例如热等静压操作)中结合在一起的多个块，以限定至少一个界面部分，这避免了松散粉末的扩散压合。\n背景技术\n[0004] 采用溅射工艺将薄膜沉积到基材上以制造各种不同的设备。溅射工艺一般涉及用能量粒子撞击固体溅射靶，使原子从靶喷射出来。最近几年，对大面积溅射靶的需求日益增长。对于制造大尺寸产品的一些应用尤其如此。例如，平板显示器往往需要在基材上沉积均匀的薄膜。对大显示器的需求，例如用于电视机，持续使材料生产商尽力去开发替代性方法以有效供应这类材料。\n[0005] 根据美国专利7,336,324(Kim等人)，在一个特定应用中，采用在基材上沉积钼-钛阻挡层制造液晶显示设备。这种应用加剧了能够为大显示设备喷射这类材料的需求，尤其是同时包含钼和钛的靶。\n[0006] 在大面积溅射靶的制造中，靶在组成、微观结构或二者的组合方面表现出一致性，这往往被认为是关键和必要的。对于一些靠靶来制造设备的设备制造商而言，极其微小的不完善处也被看作是一个潜在的产品质量控制风险。例如，制造商的一个注重之处是在设备制造过程中可能形成微粒(例如，原子簇或团，其原子组成与膜其他区域的原子组成不同)。美国专利6,755,948(Fukuyo等人)讨论了在钛靶方面微粒的潜在影响。\n[0007] 通过引用多份专利申请来解释溅射靶领域的活动。例如，美国专利申请\n20070089984描述了大面积溅射靶的形成，其在冷等静压块之间使用钼和钛粉末的混合物粉末。一般来说，使用这种粉末结果是在相邻块之间形成明显的粘结层。即使这种粘结层不会实际上对性能产生负面影响，其显眼性也是设备制造商产生潜在的担忧。例如，一些制造商认为，在溅射过程中粘结层会导致形成非必需的微粒；如果形成，则认为这些微粒可能会影响设备性能。美国专利4,594,219(Hostatter等人)论述了预制件并排固结以形成复合物或化合物形状的物品(例如连接杆和手动扳手)。其没有描述包含钼和/或钛粉末的预制件固结(例如，通过热等静压)。而且也没有描述成功获得包含钼和/或钛粉末的预制件的固结特定工艺步骤。\n[0008] 美国专利申请20050191202(Iwasaki等人)披露了一钼溅射靶(其中提供了\n70.0at％Mo-30.0at/％Ti材料的一实例)。该申请从第40段起，披露了需要使用相对较高的温度和压力，如果压力低于100MPa、温度低于1000℃，则“很难产生具有不小于98％相对密度的烧结体”。该申请描述了一工艺，通过该工艺次级粉末固结成相对较大尺寸的主体，然后将烧结体切割成单独的靶。一个实例说明了进一步的一个热塑料加工步骤。\n[0009] 美国专利申请公布文本20050189401(Butzer)披露了制造用于溅射靶的大钼坯或钼条的方法，其中两个或更多个包含钼的主体相邻放置(如一个堆叠在另一个上)，在相邻主体之间的间隙或接合部分中存在钼粉末金属。相邻主体通过热等静压压制，在相邻主体间，每个金属-钼粉末层-金属的接合部分处形成扩散结合，以形成坯或条，其可通过机械加工或其他方式形成以提供大溅射靶。该专利公开文本似乎公开了主要侧表面的结合，而非板的边-边结合。\n[0010] 美国专利申请20080216602(Zimmerman等人)描述了另一种方法，用于制造具有钼-钛组分的大面积溅射靶，其包括冷喷涂沉积步骤，用于在一个界面结合多个靶。尽管认识到某些电子束焊接和热等静压工艺可结合靶(在第165-166段，参考图17和图18)，该专利申请也指出电子束焊接导致许多孔产生，而热等静压导致脆弱的合金相。\n[0011] 美国专利申请20070251820(Nitta等人)描述了另一制造钼-钛溅射靶的方法实例。在该公开文本中，论述了两个或更多个预先烧结或熔接的溅射靶沿着至少一侧扩散结合(在至少1000摄氏度下)。描述了在接合部分处使用Mo-Ti粉末。\n[0012] 美国专利申请20070289864(Zhifei等人)确定了需要大面积溅射靶以填充附在共同支撑板上的多个靶部分之间的空隙。该专利描述了在相邻靶部分之间的材料沉积工艺。\n有趣的是，该专利意识到制造大型钼板靶面临困难，以及有效制造的需求。\n[0013] 冷喷涂技术是一种已经用于在不加热粉末材料的情况下将粉末材料沉积到基材上的方法。美国专利申请20080216602、20100086800、20110303535，以及美国专利7,910,\n051描述了在溅射靶领域中冷喷涂技术的使用，其均通过引用并入本文用于所有目的。\n[0014] 在共同拥有的美国临时申请61/484,450(于2011年5月10日提交)和13/467,323(于2012年5月9日提交)以及公布号为WO 2012/154817的PCT申请中教导包括钼和至少一种另外的合金元素的大型多元溅射靶的形成，其通过结合并入本文用于所有目的。\n[0015] 鉴于以上所述，本领域仍然需要替代性溅射靶(尤其是大型靶，如最大尺寸超过约\n0.5米、约1米甚至约2米的靶)，也需要制造它们的方法，其满足以下需求中的一个或任意组合：通常的组分一致性、通常的微结构一致性、不存在颗粒形成的可能性、或相对较高的强度(如相对较高的横向断裂强度)。此外，本领域仍然需要替代性溅射靶，其在任何最终热等静压工艺中不需要粉末。例如，可取的是，在相邻块之间添加的任何材料在最终固结之前通常是固体的有粘着力的材料物质，且都将变成接合部分的材料。在结构一致性方面，使任何可见的接合线或的其他可见的差异最小化的能力，尽管对于现有目的不是关键的，但也是可取的特性。\n发明内容\n[0016] 在一个方面，本教导通过提供一溅射靶，其尤其可能是相对较大的溅射靶，满足了上述的一个或多个需求(例如其最大尺寸超过约0.5米、约1米或甚至超过约2米；或者用另一种方法表述，可用于溅射的靶溅射面积超过约0.3平方米(m2)、0.5m2、1m2或甚至超过\n2\n2m)，该溅射靶包含至少两个固结块，每个块包括一合金，其包含第一金属(例如难熔金属如钼，其存在的量按重量计可超过30％)和至少一种另外的合金元素；至少一个连续的固体界面部分；和在至少两个固结块之间的接合部分，其将各块连接在一起以定义一靶主体。接合部分可包括至少一个连续的固体界面部分(其可取的是一通常具有粘着力的金属块，例如由特定起始材料原位形成(例如通过冷喷射沉积金属粉末混合物)的一个块，在单独的致密化操作中形成的一个块(例如压实、烧结或二者)或二者)。可取的，根据ASTM B528-10，溅射靶沿着接合部分展示出至少约400MPa的横向断裂强度。\n[0017] 另一方面，本文的教导通过提供制造溅射靶的方法满足一个或多个上述需求，包含提供第一和第二至少部分固结的粉末金属块的步骤，每个块可选地具有一经过处理的表面，并且每个块包括一合金，该合金包含第一金属(如难熔金属如钼，其存在的量按重量计可超过30％)和至少一种另外的合金元素；置于固结粉末金属块之间的至少一个连续的固体界面部分(例如，在最终固结步骤之前)；在相接触的表面之间实质性缺少任何粘接剂的情形下，通过至少一个连续的固体界面部分，使第一个块经过处理的表面间接接触第二个块经过处理的表面，以形成接触的接合结构；在一温度下(例如小于约1080℃)和一压力下，等静压压制接触结构一段足够的时间，从而实现第一个和第二个块之间的固结接合。\n[0018] 连续的固体界面部分可以形成于接合步骤之前，并且在块与块之间不采用粉末；\n也就是说，制造步骤可避免块与块之间的任何松散粉末，从而在热等静压步骤中实现扩散压合，形成靶主体，例如大型靶主体，其包括块。形成连续的固体界面可采用的步骤选自如下：(a)将金属粉末冷喷射到至少一个块上以形成至少一个连续的固体界面部分(例如，沿着一个或多个块的侧边)；(b)将金属粉末主体压实(例如金属粉末添加物)以形成至少一个连续的固体界面部分(然后将其置于块与块之间)；(c)将金属粉末混合物主体烧结以形成至少一个连续的固体界面部分(然后将其置于块与块之间)；(d)将金属粉末冷喷射到模具中用于形成至少一个连续的固体界面部分；(e)将金属粉末冷喷射到基材上以形成至少一个连续的固体界面部分，其可选地包括基材，但优选的省略基材；或者(f)(a)至(e)的任意组合。因此，连续的固体界面部分是采用粘合块的结果，该粘合块是用金属粉末块原位形成的(例如通过冷喷射操作)，或者形成为一预制件(例如压实的、烧结的和/或冷喷射的拼贴(tile)，其随后被置于块与块之间)。尽管粘合块可设想为具有一些孔隙，可取的是任何孔的平均尺寸足够小并且孔大体上是均匀分布的，使得在最终固结步骤以制造大面积靶前，不会导致孔在固结接合中不规则收缩。\n[0019] 一般来说，当采用钼和钛的混合物制造连续的固体界面部分时，可控制条件使得在任何最终固结步骤之前，未结合的钛的量保持相对较高。例如，在最终的固结步骤形成成品靶之前，混合物中未形成合金的起始钛粉末的量按重量计算，为混合物中总钛重量的至少50％、60％、70％、80％、90％或更高。因此，可在钛熔融点以下的温度进行任意连续固体界面部分前体(例如一冷喷射块、一拼贴、一烧结体或它们的任意组合)的形成步骤。如果在混合物中钛熔融点以上执行上述步骤，则它们执行足够长时间以避免与混合物中的其他金属形成合金，其中，粉末混合物中少于约50％、40％、30％、20％、甚至10％重量的起始钛与粉末混合物中的另外的金属形成合金。\n[0020] 根据ASTM E384-06，根据本文教导的靶主体具有的维氏硬度(HVN)至少为约260、约275或甚至约300；例如，具有的HVN为约260-约325。该靶、靶主体、合金、一个或多个固结块，或它们的任意组合可包括重量百分含量大于约30％的钼。该靶、靶主体、合金、一个或多个固结块，或它们的任意组合可包括原子百分含量大于约30％的钼。该靶、靶主体、合金、固结块，或它们的任意组合可包括体积百分含量大于约30％的钼。根据ASTM B311-08，靶主体具有的密度至少为整体材料理论密度的约0.92倍、0.95倍或甚至0.98倍。对于一个主要由钼和钛组成的示例性靶而言，靶主体的密度在约7.12至约7.30g/cm3范围内，更具体地，为约7.20至约7.25g/cm3。溅射靶主体可足够坚固，使得其可在随后的组装操作(例如三点矫正组装操作、蠕变压扁操作，或一些其他操作，在这些操作中靶主体和任何接合部分可经受大于约0.6MPa的负载)中承受遇到的常规压力而不出现断裂。\n[0021] 在本文教导的另一方面，可预料到，使用本教导的溅射靶进行溅射。还可预料到，在多种电子设备中使用的薄膜的结果(例如作为阻挡层、电极层或二者)，例如用于以下中的一种或多种：电视、视频显示设备、智能手机、平板电脑、个人数字助理、导航设备、传感器、便携式娱乐设备(例如视频播放器、音乐播放器等)，或者甚至是一光电设备。与使用粉末接合的靶溅射相比，该薄膜因颗粒可具有减少的结构产物(structural artifacts)量。\n附图说明\n[0022] 图1是冷喷射接合制备的图示；\n[0023] 图2是冷喷射形成拼贴的图示；\n[0024] 图3是块-拼贴-块结构的分解透视图；\n[0025] 图4是500x扫描式电子显微镜反向散射显微照片，用于说明使用50at％钼和\n50at％钛粉末组成的热等静压压制靶中的可预期相量(phase amount)。\n具体实施方式\n[0026] 现在更详细的说明本发明的具体教导。通常而言，本发明教导了一相对较大的溅射靶，尤其是由金属粉末固结的溅射靶，其中，该靶由结合的多个块组成且不存在粉末界面。该靶通常包括一靶体(即，靶的固结部分，尤其是整个靶组合的部分，其为移除材料和溅射沉积的目的而经受轰击)，其可用任何合适领域公开的方式结合到支撑板上。溅射靶体可以是任何合适的几何形状。其可以通常是圆形的(使得其具有最大尺寸的直径)。其可以是矩形的，并因此有一个侧边具有最大尺寸(例如侧边的长度)。其可以是管状的。虽然此处的教导也适用于较小的溅射靶，他们对于大型靶来说具有特别的实用性。例如，大型靶体的最大尺寸可超过约0.5米、约1米或甚至约2米。这种靶体的实例通常是矩形靶，其长度超过约\n0.5米、约1米或甚至约2米。这种靶体的宽度可超过约0.5米、约1米或甚至约2米。最终靶体用于溅射的靶溅射表面可超过0.3平方米(m2)、0.5m2、1m2或甚至2m2。\n[0027] 靶体通常制成包括至少两个固结预制块，和一固结接合部分，该固结接合部分优选可以是它们之间的连续的固体界面部分。该固结块通常的尺寸(例如长度、宽度、面积或它们的任意组合)可小于整体成品靶体。例如，它们可以是所需成品靶体尺寸(例如长度、宽度或面积)的一半(或更小)(例如，它们可以是所需成品靶体的尺寸的约1/n，其中n指用于制造靶体的固结块的整体数量，不包括本文描述的任何中间的拼贴)。每一个固结块的尺寸与每个其他块可大致相同。一个或多个固结块可小于另外其他的块。这些块的形状通常相同，或者不同。这些块可通常为矩形棱柱形。这些块可以通常为圆柱形。这些块可包括一个或多个通道，穿孔或其他开口。例如，这些块可通常为圆柱形，并具有一通道用于定义一管状块。该块的一个或多个侧壁通常可以相对于作为溅射表面的面正交取向。该块的一个或多个侧壁通常可定向为与溅射表面垂直的平面成斜角，至少为±5°、10°、20°或更大。以这种方式，相邻块之间的接合可采用嵌接。也可采用对接或嵌接之外的其他接合结构，例如搭接、鸠尾接合和上述接合的任意组合。\n[0028] 更特别的是，通过固结金属粉末制备多个块。固结可通过烧结、冷等静压、热等静压、其他压紧方式(例如轧制、模压或者二者)或它们的任意组合来进行。例如，一种方法是，首先压紧至理论密度的约60％至约85％，例如通过冷等静压压制所需组分的粉末块(如美国专利申请20070089984第50-53段教导的，通过引用并入本文(Gaydos等人))。所得压紧形式可加工成块前体结构。可使这些块(或块前体结构)进一步致密化，例如通过热等静压压制以形成块，该块将与其他块结合形成靶体。可预料到，粉末化金属在固结之前包括一种或多种基本是纯金属的粉末(例如纯度(定义为金属元素的自由度)至少为约99.5％、99.95％或甚至99.995％的纯度)。\n[0029] 根据ASTM B822-10，粉末在固结前通常的平均尺寸为小于约50μm或甚至少于约35μm。例如，根据ASTM B822-10，钼粉末在固结前通常的平均粒径为小于约25μm，或甚至少于约5μm。当采用钛时，钛粉末的平均粒径小于约50μm，或甚至少于约35μm。钛粉末的平均粒径可大于约5μm，或甚至大于约25μm。\n[0030] 在固结之前，可根据本领域公开的粉末混合技术将粉末混合。例如，可通过将钼和钛粉末放置在一干燥的容器内，并使容器围绕其中心轴旋转来进行混合。使混合持续一段时间，足以将粉末完全混合并均匀分布。球磨机或相似装置(例如旋转圆柱形、旋转锥形、双锥形、双筒、双行星，和/或西格玛刀片混合器)也可以用来完成混合步骤。如本文讨论的，金属粉末是指包括一种金属，或两种或更多金属的组合的粉末，除非另有说明。\n[0031] 在成品靶体每个块中的组分通常包括钼和至少一种另外的合金元素。例如，该组分可包括一合金，其包含一定量的钼，使得在成品靶体中具有基本纯相的钼，而存在量则大于成品靶体的约30vol％、大于约35vol％、或甚至大于约40vol％，该组分还包括至少一种另外的合金成分。该组分可包括一合金，其包含一定量的钼，使得在成品靶体中具有基本纯相的钼，而按重量计算，其存在量小于整个块的约48％、或甚至小于约45％(例如小于约\n43％)，该组分还包括至少一种另外的合金成分。钼在靶体、合金或二者中的量为约5at％至约95at％，更优选地为约20at％至约80at％，更优选地，为约30at％至约70at％。其可为约\n40at％至约60at％(例如，约50at％)。剩下的合金元素可补充余量。例如，在仅使用钼和另外合金元素粉末的体系中，钛的量为约100at％减去钼的量(以at％表示)。因此，从以上可看出，本教导预期靶、合金或二者的组成，为约30％至约70at％Mo，余量为至少一种另外的合金元素如钛(例如约50at％Mo和约50at％的另一种元素(例如钛))。\n[0032] 一般来说，当采用钼和钛的混合物制造连续的固体界面部分时，可控制条件使得在任何最终固结步骤之前，未结合的钛的量保持相对较高，而该钛是用作连续固体界面以定义固结的接合部分。例如，在最终的固结步骤形成成品靶之前，混合物中未形成合金的起始钛粉末的量，按重量计算，为混合物中总钛重量的至少50％、60％、70％、80％、90％或更高。因此，可在钛熔融点以下进行形成任意连续固体界面部分前体(例如冷喷射块、拼贴、烧结体或它们的任意组合)的步骤。如果在混合物中的钛的熔融点以上执行上述步骤，则执行足够长时间以避免与混合物中的其他金属形成合金，其中，少于50％、40％、30％、20％、甚至10％重量的粉末混合物中的起始钛与粉末混合物中的另外的金属形成合金。\n[0033] 该至少一种另外的合金元素可以是金属元素，例如选自以下的一种：钛、铬、铌、锆、钽、钨或其任何组合。该至少一种另外的合金元素可包括铪和/或钒。也有可能是，该至少一种另外的合金元素可包括一种或多种碱金属(例如锂、钠和/或钾，其含量小于总组分的约10at％或甚至小于5at％)。合适的合金成分的实例披露在PCT申请WO2009/134771和美国申请US 12/990,084；12/827,550和12/827,562中(通过引用并入本文)。至少一种另外的合金成分的量可以使其导致：(i)合金元素的基本纯相；和/或(ii)合金相包括钼和至少一种合金元素。例如，该至少一种另外的合金元素的量可足以获得该至少一种另外合金元素的基本纯的相，该合金元素至少为成品靶体的约2vol％、4vol％或甚至约6vol％。该至少一种另外的合金元素的量可足以获得该至少一种另外合金元素的基本纯的相，该合金元素的量小于成品靶(例如成品靶体)的约25vol％、15vol％或甚至约10vol％。\n[0034] 钼和该至少一种另外的合金元素中，每个的量足以在成品靶体中实现合金相(即包括钼和至少一种另外的合金元素)，该合金相的量大于约30vol％、40vol％、44vol％或者甚至大于约48vol％。例如，合金可以作为块的主要组分(按体积计)。钼和该至少一种另外的合金元素中，每个的量足以在成品靶体中实现包括钼和至少一种另外的合金元素的合金相，该合金相的量小于约70vol％、60vol％、56vol％或者甚至小于约52vol％。可以看出，合金相可以作为块的主要组分(按体积计)。\n[0035] 成品靶体的进一步特征在于，至少一个以下特征，优选是至少两个特征的组合，更优选是至少三个特征的组合，进一步更优选的是四个特征的组合，甚至更优选的是以下(i)至(v)所有特征的组合：(i)至少两个固结块(例如边-边或末端-末端相邻的块)之间的至少一处接合不存在因熔融结合添加的松散粉末粘接剂而产生的微结构；(ii)至少两个固结块(例如边-边(如面-面)或末端-末端相邻的块)之间的至少一处接合部分；(iii)最大尺寸至少为约0.5米、约1米或甚至至少为约2米的溅射靶体，根据ASTM B528-10，其整体，包括接合部分，展示出通常均匀的横向断裂强度(例如从低到高的波动小于最大值的约50％，或甚至小于最大值的约35％)，和/或横向断裂强度可至少为约400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、\n800MPa或甚至900MPa；(iv)靶体展示出的维氏硬度(HVN)至少为约260、约275或甚至约300(例如，具有的HVN为约260-约325)；或(v)靶主体具有的密度至少为整体材料理论密度的约\n0.92倍、约0.95倍或甚至0.98倍(例如，对于主要由钼和钛组成的靶体而言，靶体的密度在约7.12至约7.30g/cm3范围内，更具体的，为约7.20至约7.25g/cm3)。溅射靶主体可足够坚固，使得其可在随后的组装操作(例如三点矫正组装操作、蠕变压扁操作，或一些其他操作)中承受遇到的常规压力而不出现断裂，在这些操作中，靶主体和任何接合部分可经受大于约0.6MPa的负载。因此，本文的方法也包括一个或多个执行组装操作(例如，选自三点矫正组装操作、蠕变压扁操作或二者的组装操作)的步骤。如前面所讨论的，本教导的另一方面是制造溅射靶的方法，其被认为得到的是展示出本段中如前所述的一个或多个特征的溅射靶主体。如广泛陈述的，这些方法包括固结至少两个块到预制件中，以及将各块结合在一起的步骤。块与块之间的结合可取的是在加热和加压下完成，并用一方式从而不需要在块的相对表面之间依赖中间粉末粘接剂来作为确保块之间结合的主要模式。\n[0036] 可取的是，相邻块之间的结合主要依赖于金属之间的至少一些金属键(也可具有一些可能的机械结合)的形成，该金属来自多个块的相对的冷喷射表面、块的相对表面和一预制拼贴(例如预先烧结和/或模压拼贴，其本身可通过冷喷射形成，也可包括冷喷射表面，或二者)或上述的任意组合。\n[0037] 因此，有一种方法涉及如同预制件制造多个固结块的步骤。预制件的组成可彼此大致相同。预制件彼此可用大致相同的方式制造。预制件可以任意合适的方式固结。预制件的块可以是任意合适的几何形状。例如，它们可以是通常的矩形棱柱形。它们可以是通常的圆柱形。它们可以是空心的(如管状)。其他形状也是可能的。\n[0038] 通常，块的制造将会采用粉末起始材料。通过所需时间的加热、加压或二者可以使粉末致密化。例如，可将它们压实、烧结、冷等静压加压、热等静压加压或其任意组合。可进行一初始的压实步骤。例如，可采用一初始步骤将粉末块压实到理论密度的约50％至约\n85％(例如理论密度的约60％至约70％)。这可通过合适的冷等静压操作完成。也可执行一个或多个第二操作，如冷加工步骤、热加工步骤或其他。\n[0039] 一优选的固结方式包括，在至少约100MPa的压力下热等静压(HIP)压制一块(如，一未压实的粉末块或压实的粉末块)。例如，对于含钼材料(以及其他)，HIP工艺可取的是在约1080℃以下(如约1050℃)、1000℃、950℃、900℃或甚至在约850℃以下(如825℃)进行。\nHIP工艺可持续约1到约12小时，更优选地，约4或6至约10小时(例如约8小时)。例如，不受限制的，一般可将块加压至矩形块，具有约10mm至约60mm的厚度，更优选地，约15mm至约45mm(例如约15mm、约25mm、约35mm或甚至约45mm)。一般可将块加压至矩形块，宽度为约25mm至约100mm(例如约30mm、约50mm或甚至约90mm)，更优选地，为约30mm至约50mm。一般可将块加压至矩形块，具有约70mm至约160mm的长度，更优选地，约90mm至约150mm(例如约90mm、约\n120mm或甚至约150mm)。\n[0040] 两个、三个或更多块结合以形成一靶体。如前所述，最好在不采用原始的结合方式使用松散粉末粘合剂的情况下进行。例如，尽管使用一些粘合剂，本发明的一些方面教导了制造靶体的结合可在不存在任何粘合剂(例如不存在任何松散的粉末粘合剂)的情形下实现。例如，可制备两个块，每个具有约1.5m长、约0.9m宽、约0.16m厚的尺寸。它们可沿着相对的宽的边缘(如，在它们之间具有一连续的固体表面部分)结合在一起以形成靶体。在另一例子中，可制备两个块，每个具有约1.2m长、约0.5m宽、约0.46m厚的尺寸。它们可沿相对的长的边缘结合在一起以形成靶体。在另一例子中，可制备两个块，每个具有约1.2m长、约\n0.5m宽、约0.3m厚的尺寸。它们可沿着相对长的边缘结合在一起以形成靶体，在它们之间具有至少一个连续的固体界面部分。在另一例子中，可制备三个块，每个具有约0.9m长、约\n0.3m宽、约0.25m厚的尺寸。它们可沿着相对的长的边缘结合在一起以形成靶体，在它们之间具有一连续的固体表面部分。可采用超过三个块，如沿着两个或更多轴的两个或更多块的阵列。\n[0041] 加压之后，但在预制块结合以形成溅射靶体之前，预制块的一个或多个表面可以是表面处理的(例如表面糙化处理和/或抛光，无论是化学、机械地、电化学处理或它们或其他的结合)，以提供一所需的表面处理，如，与未经表面处理的表面相比，增加表面的表面积以接触相邻的块，或者在其他方面增加两个或两个相邻块之间的接触面积。例如，可取的是，可处理(如糙化)结合时相对的表面。可对它们进行处理以实现算术平均表面粗糙度RA(通过ASTM B946-06测量)，其可至少约50μ-in(1.3μm)，或甚至是至少约100μ-in(2.6μm)(例如，约120μ-in(3μm)至约150μ-in(3.8μm))。可对它们进行处理以实现算术平均表面粗糙度RA(通过ASTM B946-06测量)，其可小于约200μ-in(5.1μm)，或甚至是小于约180μ-in(4.6μm)或甚至小于约150μ-in(3.8μm)，或甚至小于约120μ-in(3μm))。例如，算术平均表面粗糙度RA(通过ASTM B946-06测量)范围可以从约50μ-in(1.3μm)至约150μ-in(3.8μm)),以及更具体地，大约63μ-in(1.6μm)至约125μ-in(约3.2μm)。\n[0042] 实现所需表面处理的一个可能的方法是冷喷射沉积粉末到固结块的至少一个表面上，达到所需粗糙度。这可以在冷喷射沉积之前，进行或不进行表面糙化处理来完成。可设想到，冷喷射的任何步骤可包括将至少两种不同的非合金金属粉末的混合物沉积到至少一个固结块的一侧上，以限定至少一个连续的固体界面部分，使粉末机械地结合到块上，而通常避免松散粉末的存在。示例性的冷喷射教导可见于美国专利申请20080216602、\n20100086800、20110303535，以及美国专利7910051，均通过引用并入本文用于所有目的。一般来说，具有喷嘴的合适设备(例如一冷喷枪)以超音速的速度喷射粉末混合物，将粉末混合物置于一表面上。可取的是，“冷喷射”并不排除其他动力喷射系统。术语冷喷射贯穿本文教导。但是，需要理解的是，也可使用一动态喷射工艺(kinetic spray process)。\n[0043] 将一超音速气体喷射流喷射到一粉末块上，其尺寸可为0.5到150μm。例如，应用充足的气体流，以帮助确保得到气体/粉末混合物中粉末的速度为300至2000m/s，最好是300至1200m/s。混合物被置于一物体的表面上。在物体的表面上，撞击的金属粉末颗粒形成一个层，这些颗粒严重变形，但优选是没有熔化。喷射流中，粉末颗粒优选存在的量确保了颗\n2 2 2\n粒的流速密度为约0.01至200g/s cm ，最好是0.01至100g/s cm ，最好是0.01g/s cm 至\n20g/scm2，最优选为约0.05g/s cm2至17g/s cm2。\n[0044] 任何表面处理后(例如，表面糙化、清洁(如用清洁剂清洁)、或两者同时使用)，在没有任何中间松散粉末存在下，第一个块的至少一个表面与第二个块的至少一个表面接触以形成接触的连体结构。该接触可以是直接的，如通过多个块的相对的冷喷射表面接触。该接触可以是间接的，例如通过本文描述的界面预制件(例如，一具有侧表面的拼贴，其侧表面与待接触的块表面尺寸相同，具有至少约2mm、4mm或甚至6mm的厚度)。该厚度可为约20mm或更少，甚至约为10mm或更少。预制件本身可包含一冷喷侧表面用于接触。\n[0045] 当将冷喷射粉末层沉积于块表面、界面预制件(如拼贴)，或二者时，该层的平均厚度可大于约1、2、5、10、50、100μm或更大；冷喷射粉末层可沉积使层的平均厚度小于约1cm、\n1mm、500μm或200μm。\n[0046] 界面预制件(如拼贴)可通过一工艺制造，该工艺能够使预制件达到理论密度的至少约60％、理论密度的70％或甚至理论密度的80％。例如，可以控制条件(如在压实过程中对粉末采用足够的压力)以限定界面预制件如一拼贴，其具有整个拼贴理论密度的约65％至约85％的密度，更具体地，理论密度的约75％至85％。界面预制件(如拼贴)的厚度为约\n2mm至约10mm(如约3-7mm，或更具体地，为约4-5mm)。也可考虑更大或更小的厚度。\n[0047] 虽然冷等静压是一种可能，但令人惊讶的是，模压粉末混合物也被认为可取得出色的结果。也有可能是，可将粉末混合物冷喷射到模或其他合适工具的空腔中，以限定一预制件，其通常具有形状互补的工具空腔。就后者而言，有可能在沉积之前，该工具与合适的低摩擦涂层接触以协助在后续步骤中移除预制件。该界面预制件可配置成具有一个或多个突起，或其他结构特征，以允许紧咬(gripping)移除。该工具可配置成具有一个或多个设备，用于从空腔中弹出该配件。\n[0048] 一种办法是通过模压两种或更多种高纯度的(如至少99.5％纯度，相对于金属杂质而言)金属粉末混合物，以制造一界面预制件，如拼贴。在一合适的时间内应用一合适的压力(例如在约室温下，可选地，在一较高的温度下)，以实现近净成形生坯压坯，其密度为理论密度的至少60％、70％或80％(如理论密度的约60％至约85％)。例如，可采用的压力至少为约60ksi,70ksi或80ksi(例如类似于在约30平方英寸上约1250吨的重量)。可采用小于约200ksi、150ksi或100ksi的压力。应用压力的时间至少为10秒、15秒、20秒或30秒。应用压力的时间少于5分钟、少于3分钟或甚至少于一分钟。\n[0049] 制造界面预制件的另一种可能的方式，可采用形成松散烧结的预制件如拼贴的步骤。即，可采用烧结，烧结温度和时间足以使金属粉末块足够地致密化，从而形成粘着的和自我支撑的块，其容易被处理并不含松散粉末。该预制件可通过混合金属粉末块制作(其可包括一种、两种或更多种金属的粉末)。粘结剂可包括在获得的混合物中。具有粘结剂的粉末块可扩散成通常均一的厚度并被烧结。粘结剂和烧结温度和次数的选择可以是，在烧结过程中，粘结剂被消耗并造成一定数量的微孔时。例如，可采用一聚合物粘结剂。在充分的温度和时间下，可以采用烧结使金属粉末块达到理论密度的至少约50％、60％、70％或甚至\n80％。在充分的温度和时间下，可以采用烧结使金属粉末块达到理论密度的至少约95％、\n90％或甚至85％。烧结可在抽真空条件下进行。烧结可在一惰性气氛或还原氛围下进行。烧结气氛可不含氢气。\n[0050] 另一种方法是，通过将粉末混合物冷喷射到薄板的两侧上，制造界面预制件如拼贴，该薄板包括钼和至少一种其他的元素(例如Ti)。可沉积冷喷射粉末层，从而使层具有的平均厚度小于约1cm、1mm、500μm或200μm。\n[0051] 也可以将粉末混合物冷喷射到保护性(sacrificial)或一次性基材上(如黄铜板、锌板或镀锌钢板)以制造界面预制件如拼贴。也可用清洁剂清洁步骤来处理基材，而非通常采用喷砂步骤的这些方法来处理基材，以避免将陶瓷砂颗粒嵌入基材中。可采用基于二丙二醇甲醚的清洁剂来清洗基材，然后用蒸馏的去离子水进行水洗，直到表面通过根据ASTM F22-02(2007)的“用水膜破裂试验作疏水表面薄膜的试验方法”。在清洁剂清洁步骤之后，可在连续层中冷喷射基材，优选每遍都大于约50μm并小于约250μm，以建立冷喷射沉积层，其具有的优选的总厚度大于约1.5mm并小于约2mm。每一遍可在相同或不同条件下进行。最好是，第一遍可在高浓度条件下进行，实现更高粘附性(例如，提高喷嘴的气体流速和增加压力，金属粉末混合物通过该喷嘴喷出)。为了在连续次实现低于全密度，可以降低气体速度。在冷喷射后，需要一相对平滑的沉积表面；但是，在冷喷射沉积的整个主体中存在一些多孔性也是可取的，以允许在热等静压工艺中蠕变或移动。可在冷喷射工艺中，通过控制温度和气压，通过喷嘴改变金属粉末混合物流的速度来实现多孔性。冷喷射沉积表面可具有一定程度的多孔性，其整体通常是一致的。例如，通过ASTM B962-08测量，孔隙度范围可以从约5到约25％(按体积计)。获得的暴露的冷喷射沉积表面可具有一表面形貌，其通常包括均匀分布的峰和谷，例如形貌的峰到谷间的距离是约25μm至50μm。\n[0052] 可在合适的条件下处理以形成界面预制件(如拼贴)，避免预制件在后续步骤中收缩。也就是说，例如，采用粘合块的结果是因此得到连续的固体界面部分，该粘合块是用金属粉末块原位形成的(例如通过冷喷射操作)，或者形成为一预制件(例如压实的、烧结的和/或冷喷射的拼贴)。尽管粘合块可设想为具有一些孔隙，可取的是任何孔的平均尺寸足够小，并且孔大体上是均匀分布的，使得在最终固结步骤以制造大面积靶后，孔不会在固结接合中不规则收缩。\n[0053] 这些块可沿着它们各自的侧边接触(例如至少部分沿着每个块的长或宽)。也可堆积两个或更多个块。这些接触的块可封装在压力容器中，例如一合适的热等静压容器(如用于加压的密封封装低碳钢)。然后，在小于约1100或1000℃(例如对于含钼材料和其他材料而言)的温度和一压力下，通过热等静压压制一段足够的时间，实现第一和第二块之间的固结接合形成所需形状。优选的方法可包括在压力至少约75MPa，或甚至至少约100MPa下，进行热等静压压制一粉末块的步骤。优选的方法可包括在压力小于约300MPa，或小于约\n250MPa，或甚至小于约175MPa下，进行热等静压压制一粉末块的步骤。HIP工艺可取的在约\n1080℃以下(如约1050℃)、1000℃以下、950℃以下，或甚至在约900℃以下(如约890℃)进行。同样的，HIP工艺可不含在约1000℃或更高温度下加热粉末、容器或二者的步骤。HIP工艺可持续约1到约16小时，更优选地，约3至约8小时(例如约4小时)。在完成压制后，可将容器移除。在热等静压工艺后，任何冷喷射沉积表面内的不规则性被消除，并且没有可检测的微孔。关于压制操作的其他细节可从美国专利7,837,929搜集到((Gaydos等)通过引用结合)(见实例)。\n[0054] 本文教导的另一方面，可预料到，使用本教导的溅射靶进行溅射。还可预料到在多种电子设备中使用的薄膜的结果(例如作为阻挡层、电极层或二者)，例如用于以下中的一种或多种：电视、视频显示设备、智能手机、平板电脑、个人数字助理、导航设备、传感器、光电设备或便携式娱乐设备(例如视频播放器、音乐播放器等)。\n[0055] 与使用粉末接合的靶溅射相比，该薄膜因颗粒具有减少的结构产物量，并且结构是大致一致的(例如大于约98％)。薄膜的厚度小于约350nm，小于约225nm，或甚至小于约\n100nm。薄膜的厚度大于约5nm，或甚至大于约10nm。例如，薄膜的厚度为约15至约25nm。薄膜展示出的电阻率值为约70至约90μΩ·cm，或甚至为约75至约85μΩ·cm(使用四点探针)。\n该薄膜粘附到康宁(Corning)1737玻璃或非晶硅(例如，根据ASTM D:3359-02涂覆非晶硅的玻璃)时，可展示出5B的粘附力等级。该薄膜优选展示出与铜导体良好的界面接合能力，例如显示设备中的铜导电层。\n[0056] 本文靶体的制备方法可不包括任何热加工步骤、任何锻造步骤或二者。尽管热等静压的温度优选低于1100℃，它们可以是约1100℃或更高，或甚至是1200℃或更高。\n[0057] 本文教导了成品靶体材料包括至少一种纯金属元素相，例如纯钼(并更优选地，至少两种纯金属元素相，例如纯钼和纯钛)，和至少一种合金相(例如，β(Ti,Mo)相)。但是，成品靶体也可能基本不含合金相，例如β(Ti,Mo)相(即约15％(按体积计)或更少)。\n[0058] 成品靶体的微结构优选是整个靶体都是基本均匀的。在一包含钼和至少一种另外元素(例如钛)的典型靶体中，微结构优选展示出纯钼矩阵，具有其他元素的区域，其他元素在整个矩阵中基本均匀分布。其他元素相(如纯钛相)的区域通常是各向等大的。其他元素相(如纯钛相)的区域大小不同，在整个靶体中也基本均匀分布。例如，这些区域可达到的最大区域直径接近约200μm。这些纯元素相(例如纯钛相)的区域具有的平均区域直径可为约\n50至约100μm。\n[0059] 相邻块之间的结合可沿着块的侧边、通过块的表面或二者发生。\n[0060] 参考附图，图1阐明了块10的一实例，其具有一上表面12(其可以是成品靶的溅射表面)和一侧壁14。该侧壁14显示出在其上具有一冷喷射沉积层。可通过具有喷嘴16的装置(未显示)输送粉末，当温度(例如大约室温)低于金属粉末混合物中的任意金属的大气压熔融温度时，金属粉末混合物流18通过该喷嘴喷出。然后，两个或多个块，如块10(每个具有一冷喷射粉末层沉积在其中)彼此接触、封装或热等静压压制，如本文所述。\n[0061] 图2阐明了一具有空腔22的工具20，可将冷喷射粉末流18引入该空腔中，以限定通常与空腔形状互补的零件。以这种方式，可形成一预制件(例如一拼贴)，其作为相对块之间的固体界面部分。\n[0062] 图3阐明了第一个块24、第二个块26和界面预制件(如拼贴)28的相对位置实例，该预制件在根据本文教导制造的组件中具有相对的接合表面30a和30b。可取的是，当一个或两个块具有冷喷射沉积表面时，如图1中的表面14，该预制件可省略。也可能是，预制件具有一冷喷射沉积侧表面(例如，图3中的接合表面30a和/或30b可具有一冷喷射沉积表面)。块\n24和26可在它们之间的界面预制件组装在一起、封装和热等静压压制，如本文所述。\n[0063] 对于本文所教导的，包括那些下述的实例，各自相的体积百分数通过一方法确定，该方法遵循ASTM标准E562-11和E1245-03(2008)的原则。根据该方法，可拍摄SEM后向散射检测(BSE)模式图像，使得这些相通过黑-白图像的像素强度可区分开来。使用BSE模式，散射电子的数量直接与原子数量相关，因此，更重的元素显示更亮。例如，钼(42)和钛(22)原子数量的巨大差异使得每种元素都可从后向散射图像中分辨出来。合金相通常显示出灰色，其强度在最亮的纯元素(如钼)区域(显示出最白)和最暗的纯元素(如钛)区域之间，如下图4a和图4b所示。通过分析像素强度直方图(8位图像；强度为0-255)，可限定阈值，而每个相的面积百分率可通过每个相强度范围的像素统计计算出。由于材料被认为是基本均质的，对任意相没有方向偏好，那么，其面积百分率处理成与每个相的体积百分率相等。对于上述分析，本领域技术人员将意识到，通过测量源自BSE图像的像素强度直方图中各峰之间的极小值，可以客观地限定这些阈值。例如，可通过将二阶多项式方程拟合到峰与峰之间区域的直方图数据来计算这些极小值。\n[0064] 参考图4举例说明，其显示了一般的示例性微结构，其可期望是通过热等静压压制具有约50at％Mo和50at％Ti的金属粉末混合物制备的钼-钛靶体的微结构。在这些扫描电子显微镜图像(后向散射电子检测模式下)中，纯钛相是最暗相。基本围绕钛的中等阴影相是钛/钼合金相(例如被认为是β-相，但其在各部分具有不同的钛和钼浓度)，最亮的相是钼。对于图4的具体实施方式而言，β-相的体积百分数为约55.7vol％，约39.6vol％Mo和约\n4.7vol％Ti。\n[0065] 由以上可见，提供了一种形成大面积溅射靶的方法。通常，基于该方法，通过避免(如最初或主要接合机制)块与块之间的松散粉末热等静压压制形成扩散结合来接合固结块。本教导设想利用一连续固体界面部分作为块与块之间的中间层。制造连续的固体界面部分可采用的步骤如下：(a)将至少一种金属粉末冷喷射到至少一个块上以形成至少一个连续的固体界面部分；(b)将金属粉末混合物主体压实以形成至少一个连续的固体界面部分；(c)将金属粉末混合物主体烧结以形成至少一个连续的固体界面部分；(d)将至少一种金属粉末冷喷射到模具中用于形成至少一个连续的固体界面部分；(e)将金属粉末冷喷射到基材上以形成至少一个连续的固体界面部分，其可选地包括、但优选的省略基材；或者(f)(a)至(e)的任意组合。可取的是，引用“连续固体界面部分”不要求该部分不具有任何多孔性。如本教导指出的，期望得到一些多孔性(例如，在最终的热等静压操作之前，任意描述的连续固体界面部分的密度可以至少为约60％、70％、80％或更高)。最好是，在制造连续固体界面部分的任意步骤中，两种或更多种起始粉末尽管混合在一起，但仍保持非合金化，并在后续热等静压操作之前不会合金化。\n[0066] 通过引用，本教导阐明了溅射靶，其包括钼和一种或多种其他元素。本教导也可适用于其他材料，并不一定限于含钼的体系。例如，其他难熔金属(如钨、铌、钽或其任何组合)可用作靶的主要成分(以at％、vol％或wt％计)。本教导也可用作替代实例，即，用于结合相邻块，该块包括两个非连续相和/或其迄今为止需要爆炸接合技术。例如，不受限制的，Ta/Ta-2.5W复合板可使用本文技术接合。进一步，尽管本文教导尤其适用于结合源自固结粉末冶金的靶块，它们也可用于结合铸件或源于铸锭的块(例如电子束熔融和热机械处理的块)。\n[0067] 本文教导的一个好处是由于避免了分离、低密度和或/收缩的可能性事件，其经常与使用粉末热等静压扩散结合以限定夹层有关。不受理论限制，本文教导的条件选择为，由于表面能减少(以及可能的应变能)，存在增强的驱动力用于在最终的固结步骤中，将原子从固体界面部分运输到界面，这又有助于提高粘结。这些机制并不认为存在于已出版文献中的其他技术中，而且被认为是导致了固结的界面部分，其与块中的大部分材料并没有化学、冶金、和视觉上的实质差异。\n[0068] 对于本文使用的上述的一般教导，除非另有陈述，这些教导了一类(列表)中的任何成员可从该类中去除；和/或马库什组中的任何成员可从该组中去除。本文表述的溅射靶的百分率是指可用于溅射沉积的溅射靶的材料，且并不包括其他溅射靶组分，例如支撑板。\n[0069] 除非另有说明，本文列举的任何数值包括较小值到较大值，以一个计量单位增加，指的是在任意较小值和任意较大值之间有至少两个计量单位的区分度。例如，如果陈述组分、性能或处理变量的量，例如，温度、压力时间等，是从1至90，优选是从20至80，更优选是从30至70，其表明，中间范围值如(例如15-85、22-68、43-51、30-32等)包括在本说明书教导中。同样，单个中间值也包括在本教导中。对于小于1的值，合适的一个单位被认为是\n0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅为本发明具体预期的示例，在列举的最低值和最高值之间的数值的任何可能组合被认为是以相似方式明确陈述在本申请中。我们可以看到，在此表示为“重量份”的量的教导也可考虑为用重量百分数表示的相同范围。因此，在详细说明书中的表述“获得组分的x’重量份”也可认为是相同表述量“x”在获得组分中的重量百分数的范围。\n[0070] 除非另有说明，所有范围包括两个端点以及端点之间的所有数字。使用与范围有关的“约”或“大约”适用于范围的两个端点值。因此，“约20至30”是为了涵盖“约20至约30”，其中至少包括指定的两个端点。本文表中确定的组分浓度可变化±10％，甚至20％或更多，这些都在本文教导中。\n[0071] 披露的所有文章和参考资料，包括申请的专利和出版物，以引用方式纳入本文，用于所有目的。术语“基本上由…组成”用于描述组合，其应包括元素、组分、组件或确定的步骤，以及其他不会在材料上影响该组合物的基本和新特性的元素、组分、组件或步骤。使用的术语“包括”或“包括”用于形容元素、组份、组件或步骤的组合，其也考虑为基本或全部由元素、组分、组件或步骤组成的实施方式。复数的元素、组分、组件或步骤可用单数的整合元素、组分、组件或步骤表示。另外，单个整合的元素、组分、组件或步骤可分为独立的多个元素、组分、组件或步骤。披露的“一”或“一个”用于描述一种元素、组分、组件或步骤，其并不打算排除另外的元素、组份、组件或步骤。对属于某一组的元素或金属的引用是指CRC出版社1989年出版和拥有版权的元素周期表。对该一组或多组任何引用都指使用IUPAC系统编组号反映出的元素周期表中的一个组或多个组。应理解的是，上述描述的目的是说明性的，而不是限制性的。阅读上述说明后，除提供的实例之外的很多具体实施方式和许多应用对于本领域技术人员也是显而易见的。因此，本发明的范围不应参考上述说明确定，而是应该参考所附的权利要求，连同权利要求给予的等价物的整个范围确定。披露的所有文章和参考资料，包括申请的专利和出版物，以引用方式纳入本文，用于所有目的。本文公开的主题的任意方面若在下述权利要求中省略了，其并非放弃该主题的权利申明，也不应该认为是该发明人不考虑将该主题作为公开发明的主题的一部分。