专利汇可以提供用于评估溅射靶/背衬板组件的结合界面的热成像测试方法和装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且公开一种用于热成像评估溅射靶组件的结合完整性的方法和装置。该方法包括对组件的一个表面施加加热或冷却介质或 能量 ,并且使用成像装置获得在组件的相反表面上的相应 温度 变化的图形记录。还公开一种数学分析记录每一 帧 中的 像素 数据的方法,以生成表示组件的结合完整性的积分的归一化温度图。,下面是用于评估溅射靶/背衬板组件的结合界面的热成像测试方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种评估溅射靶组件的结合界面的方法,包括:对所述的溅射靶组 件进行热成像分析,其中所述溅射靶组件包括在所述结合界面处结合到溅 射靶上的背衬板。
2.权利要求1的方法,其中所述溅射靶组件包括平面阴极或空心阴极 磁控管。
3.权利要求1的方法,其中所述溅射靶是钽或钽合金,而所述背衬板 是铜或铜合金。
4.权利要求1的方法,其中所述溅射靶包括铝、钛、铜、钴、铌、金、 铂、钯、镍、铪、钼、锆、钽或其合金。
5.权利要求1的方法,其中所述背衬板包括铜、铝、钛、其合金或钢。
6.权利要求1的方法,其中在所述溅射靶和所述背衬板之间的所述结 合界面是扩散结合、爆炸结合、软钎焊结合、硬钎焊结合、焊接结合、摩 擦焊接结合、压制金属配合结合、热膨胀耦合结合、或在插入凸起物和沟 槽之间压配合结合。
7.权利要求1的方法,其中所述溅射靶组件和热源或冷源之间的对流 传热系数为约500到约20,000W/m2。
8.权利要求1的方法,其中该靶组件的加热速率在0.1到10℃/秒的范 围内。
9.权利要求1的方法,其中所述热成像分析包括:
用热源加热所述背衬板;
通过红外热成像法使所述溅射靶的至少一部分表面成像,以在预定成 像时间,获得像素矩阵中单独像素的至少一个热图像;及
将所述至少一个热图像与相应于所述预定成像时间的参考图像对比, 以确定所述结合界面的完整性。
10.权利要求1的方法,其中所述热成像分析包括:
用冷源冷却所述背衬板;
通过红外热成像法使所述溅射靶的至少一部分表面成像,以获得对于 预定成像时间的像素矩阵中单独像素的系列热图像,以产生单独像素的观 察的时间-温度曲线;及
将所述的观察的时间-温度曲线与相应的参考时间-温度曲线对比,以确 定所述结合界面的完整性。
11.权利要求1的方法,其中所述热成像分析包括:
用热源加热所述背衬板;
通过红外热成像法使所述溅射靶的至少一部分表面成像,以获得对于 预定成像时间的像素矩阵中单独像素的系列热图像,以产生单独像素的观 察的时间-温度曲线;及
将所述观察的时间-温度曲线与相应的参考时间-温度曲线对比,以确定 所述结合界面的完整性。
12.权利要求11的方法,还包括:
将多个单独像素的观察的时间-温度曲线对至少一部分所述成像时间进 行积分,以获得所述多个所述像素的观察的积分温度;及
将所述的观察积分温度与相应的参考积分温度比较,以确定所述结合 界面的完整性。
13.根据权利要求12的方法,还包括:对多个所述单独的像素,计算 所述参考积分温度和所述的观察积分温度之间的差,以形成积分像素图, 其中所述结合界面的完整性通过所述积分像素图表示。
14.权利要求11的方法,其中所述系列热图像是在约0.01到约10帧/ 秒的频率下获得的。
15.权利要求11的方法,其中所述热源包括流体。
16.权利要求15的方法,其中所述流体包括水、乙二醇、甲酸铯或其 任意组合。
17.权利要求11的方法,其中所述热源包括液浴或液体喷射。
18.权利要求11的方法,其中所述热源包括气体。
19.权利要求18的方法,其中所述气体包括热的空气、氦、氩、氮或 其任意组合。
20.权利要求11的方法,其中所述热源包括辐射热或传导热。
21.权利要求11的方法,其中所述热源具有的比热容为至少约4,000 J/Kg·K。
22.权利要求11的方法,其中所述溅射靶的所述表面的所述部分包括 发射率为至少约0.5。
23.权利要求11的方法,还包括在所述溅射靶的所述表面的所述部分 上提供涂层,其中所述涂层增加所述溅射靶的所述表面的所述部分的发射 率。
24.权利要求23的方法,其中所述涂层包括漆或胶体石墨。
25.权利要求11的方法,其中所述热源和所述背衬板之间的对流传热 系数为约500到约20,000W/m2。
26.权利要求11的方法,其中所述红外热成像法包括热敏度为约0.01 到约1℃的红外摄像机。
27.权利要求11的方法、其中所述成像时间是约1到约500秒。
28.权利要求1的方法,其中所述热成像分析包括:
用冷源冷却所述背衬板;
通过红外热成像法使所述溅射靶的至少一部分表面成像,以获得对于 预定成像时间的像素矩阵中单独像素的系列热图像,以产生单独像素的观 察的时间-温度曲线;及
将所述的观察时间-温度曲线与相应的参考时间-温度曲线对比,以确定 所述结合界面的完整性。
29.权利要求28的方法,还包括:
将多个所述单独像素的所述观察时间-温度曲线对至少一部分所述成像 时间进行积分,以获得所述多个的观察积分温度;及
将所述的观察积分温度与相应的参考积分温度比较,以确定所述结合 界面的完整性。
30.根据权利要求29的方法,还包括:对于多个所述单独的像素,计 算所述参考积分温度和所述的观察积分温度之间的差,以形成积分像素图, 其中所述结合界面的完整性通过所述积分像素图表示。
31.权利要求28的方法,其中所述系列热图像是在约0.01到约10帧/ 秒的频率下获得的。
32.权利要求28的方法,其中所述冷源包括流体。
33.权利要求32的方法,其中所述流体包括水、乙二醇、甲酸铯或其 任意组合。
34.权利要求28的方法,其中所述冷源包括液浴或液体喷射。
35.权利要求28的方法,其中所述冷源包括气体。
36.权利要求35的方法,其中所述气体包括空气、氦、氩、氮或其任 意组合。
37.权利要求28的方法,其中所述冷源具有的比热容为至少约4,000 J/Kg·K。
38.权利要求28的方法,其中所述溅射靶的所述表面的所述部分包括 发射率为至少约0.5。
39.权利要求28的方法,还包括:在所述溅射靶的所述表面的所述部 分上提供涂层或层,其中所述涂层或层增加所述溅射靶的所述表面的所述 部分的发射率。
40.权利要求39的方法,其中所述涂层包括漆或胶体石墨。
41.权利要求28的方法,其中所述冷源和所述背衬板之间的对流传热 系数为约500到约20,000W/m2。
42.权利要求28的方法,其中所述红外热成像法包括具有热敏度为约 0.01到约1℃的红外摄像机。
43.权利要求28的方法,其中所述成像时间是约1到约500秒。
44.一种评估溅射靶组件的结合界面的热成像系统,该溅射靶组件由结 合到溅射靶上的背衬板组成,所述系统包括:
热源,用于加热所述背衬板;
成像装置,用于通过红外热成像法使所述溅射靶的至少一部分表面成 像,以获得对于预定成像时间的像素矩阵的单独像素的系列热成像,以产 生单独像素的观察的时间-温度曲线;和
计算装置,用于将所述的观察的时间-温度曲线与参考时间-温度曲线对 比,以确定所述结合界面的完整性。
45.权利要求44的系统,其中所述热源包括流体或气体。
46.权利要求44的系统,其中所述热源包括辐射、红外或传导热。
47.一种评估溅射靶组件的结合界面的热成像系统,该溅射靶组件由结 合到溅射靶上的背衬板组成,所述系统包括:
冷源,用于冷却所述背衬板;
成像装置,用于通过红外热成像法使所述溅射靶的至少一部分表面成 像,以获得对于预定成像时间的像素矩阵的单独像素的系列热图像,以产 生单独像素的观察的时间-温度曲线;和
计算装置,用于将所述的观察时间-温度曲线与参考时间-温度曲线对 比,以确定所述结合界面的完整性。
48.一种热成像分析方法,包括:
对于从通过红外热成像法获得的对于预定成像时间的系列热图像中得 到的单独像素数据,确定时间-温度曲线;及
将多个所述时间-温度曲线对至少一部分所述成像时间进行积分,以获 得单独像素的观察的积分温度。
49.权利要求48的方法,还包括归一化所述单独像素的数据。
50.权利要求48的方法,其中多个所述观察积分温度用积分像素图表 示。
51.权利要求1的方法,其中对溅射靶组件的表面施加一层,以增强发 射率。
52.权利要求51的方法,其中所述层是粉末状层。
53.权利要求51的方法,其中所述层是塑料层。
54.权利要求1的方法,其中所述热成像分析包括加热所述溅射靶组 件。
55.权利要求54的方法,其中所述加热是感应加热。
56.权利要求55的方法,其中所述感应加热是用至少一个感应线圈。
57.权利要求54的方法,其中所述加热是用在靶组件中或其部分中诱 发涡流的设备。
在溅射应用领域中,溅射靶组件一般包括溅射靶和背衬板。例如,将 金属靶或金属靶坯(如钽、钛、铝、铜、钴、钨等)结合到背衬板上。背衬板 可以是,例如背衬板法兰组件,如铜、铝或其合金。在溅射过程中,保持 在溅射靶和背衬板之间的热和电接触的程度是可影响给定溅射靶组件的溅 射性能的因素之一。为了在溅射靶和背衬板之间获得所需要的热和电接触, 溅射靶组件的部件通过常规方法,如软钎焊、硬钎焊、扩散结合、夹紧、 爆炸结合、摩擦焊接、压配合、环氧粘合等,彼此结合或附着。在结合过 程中获得的热和电接触的程度可以取决于位于溅射靶组件部件的结合表面 之间的整个结合界面上的结合质量。
溅射靶和背衬板一般由热膨胀系数不同的材料制造。当在高温下,如 通过软钎焊、硬钎焊、或扩散结合实现结合时出现的靶材料和背衬板材料 之间不均匀膨胀,可在溅射靶组件部件的金属中产生很高水平的机械应力。 该机械应力可导致溅射靶组件的挠曲,导致由于结合失效引起的溅射靶从 背衬板上分离。由于不良的结合导致的结合失效在处理过程中的任何时候 均能出现,但是最可能的是在使用过程中当由于暴露于溅射过程所获得的 相对高温下引起结合强度或抗剪强度处于最小值时出现结合失效。由于工 业不断进步,使用越来越大的溅射靶,更可能存在剥离(debonding)的风险。
对于至少所探讨的理由,即溅射性能和剪切破坏,一般在使用之前对 通过常规方法结合的溅射靶组件检查结合质量以保证结合完整性符合要 求。超声扫描或超声检测(UT)一般用于评估溅射靶组件中靶和背衬板之间 的结合完整性。在UT中,将靶/背衬板组件浸入水中,并使用在约1到30 MHz之间运行的超声换能器,在溅射靶组件表面上以x-y光栅模式进行扫 描。整个结合界面的结合完整性可以通过测量靶/背衬板界面的超声波反射 来确定。对于没有检测到强反射的区域,认为结合是坚固的。或者,如果 检测到强反射,则认为相关的区域的结合不好。
溅射靶组件的UT的扫描时间与扫描的面积成比例。溅射靶组件典型的 扫描速率为约15到30cm2/分钟。典型的溅射靶组件(例如对于用于半导体 制造的涂覆200mm的硅片)可以是约1,000cm2。这样,典型的扫描时间是 30到60分钟。这种持久的评估由于许多原因是不利的。另外,通过超声检 测获得的结果的准确度可与进行扫描的方式有关。此外,将对于剥离位置 所获得的数据变为容易观测的介质如图形图像是有利的。
因此,需要一种评估溅射靶组件的结合完整性的方法,进行该方法的 时间需要比目前使用的评估方法少。还需要一种对溅射靶组件进行无损检 测的系统,其提供定量分析,其中结果的准确度不受机械扫描的固有限制 的影响。还需要一种在代表性的图中体现组件剥离位置信息的方法。
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