靶材制备方法、装置和靶材制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种靶材制备方法、装置和靶材，涉及靶材制备领域，能够制备出中间薄两端厚的骨性靶材，从而解决靶材有效利用率低的问题。所述靶材制备方法，包括：采用热喷涂方式，在旋转的背衬管上喷涂靶材层，所述喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量；对形成的靶材层的进行机械加工，使靶材各部分的靶材层厚度大体上与其在溅射时的消耗速度成正比。

【技术实现步骤摘要】
靶材制备方法、装置和靶材
本公开涉及靶材制备领域，尤其涉及一种靶材制备方法、装置和靶材。
技术介绍
靶材是磁控溅射镀膜系统的溅射源，在适当工艺条件下靶材材料被溅射在基片上形成各种功能薄膜。简单来说，靶材就是高速荷能粒子轰击的目标材料。目前，靶材的形状主要有平面靶材和旋转靶材。对于旋转靶材，一般均设计成圆筒状，里面装有静止不动的磁体，旋转靶材以慢速转动。旋转靶材的圆柱形外周面为被溅射的表面。专利技术人发现在实际溅射中，旋转靶材的端部消耗比较快，一般是靶材层的两端先耗光，而中间部分残留较多，造成靶材的有效利用率较低。
技术实现思路
为了解决问题，本专利技术实施例提供了一种靶材制备方法、装置及靶材，能够制备出中间薄两端厚的骨性靶材，从而解决靶材有效利用率低的问题，所述技术方案如下：本公开的实施例提供一种靶材制备方法，包括：采用热喷涂方式，在旋转的背衬管上喷涂靶材层，喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量；对形成的靶材层的进行机械加工，使靶材各部分的靶材层厚度与其在溅射时的消耗速度成正比。本公开的实施例还提供一种上述靶材制备方法制成的靶材。本公开的实施例还提供一种靶材制备装置，包括：喷涂装置，包括热熔装置、送粉装置和喷枪，所述热熔装置用于将待喷涂材料加热至熔融或半熔融状态，所述喷涂装置用于将熔融或半熔融状态的待喷涂材料送入所述喷枪，所述喷枪用于向旋转的背衬管上喷涂靶材层；驱动装置，用于驱动所述喷枪，在与所述背衬管的轴向平行的方向上往复运动；控制器，与所述热熔装置、所述送粉装置以及所述驱动装置相连，所述控制器用于控制所述喷涂装置进行喷涂，使所述喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量。本公开的实施例提供的采用热喷涂方式，在旋转的背衬管上喷涂靶材层，所述喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量，可以制备出大体上两端厚中间薄的靶材；然后对靶材的靶材层进行机械加工，使靶材各部分的靶材层厚度大体上与其在溅射时的消耗速度成正比，这样可以制备出靶材层厚度与其在溅射时的消耗速度相适应的靶材，解决圆柱形靶材端部溅射较快造成靶材利用率较低的问题。同时采用热喷涂的方法来制备两端厚中间薄的靶材的骨形靶材，可以缩短制备靶材的周期，提高了原材料的利用率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1为本公开的一些实施例提供的靶材制备方法流程图；图2为本公开的一些实施例中背衬管的结构示意图；图3为根据本公开的一些实施例提供的靶材制备方法制备的一种靶材的结构示意图；图4为根据本公开的一些实施例提供的靶材制备方法制备的又一种靶材的结构示意图；图5为根据本公开的一些实施例提供的靶材制备方法制备的另一种靶材的结构示意图；图6为本公开的一些实施例提供的又一种靶材制备方法流程图；图7为本公开的一些实施例提供的一种靶材；图8为本公开的一些实施例提供的另一种靶材的具体尺寸图；图9为本公开的一些实施例提供的靶材制备装置的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。相关技术中的靶材是圆柱形的，各部分靶材层的厚度一致。专利技术人发现，圆柱形靶材运用于磁控溅射中时，因端部区域的电磁场强度较高，离子轰击靶材端部的概率也较高，因此靶材端部消耗也较快，导致靶材的两端先耗光而无法再继续使用，而使用过的靶材中间段残留较多的靶材材料，造成靶材的有效利用率较低，无形中增加了生产成本。本公开实施例提供一种靶材制备方法，用来制备两端粗中间细的骨形靶材。与各部分靶材层厚度均一致的靶材相比，这种骨形靶材的端部靶材层较厚而中间段靶材层相对薄一些，能够避免靶材端部在溅射过程中先消耗完，提高靶材的利用率。如图1所示，本公开的实施例提供一种靶材制备方法，包括：S11、采用热喷涂方式，在旋转的背衬管101上喷涂靶材层102，所述喷枪在所述背衬管101的端部区域1011的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管101的中间区域1012的喷涂量；所述背衬管101是靶材层102的底衬，帮助靶材层102成型，靶材层102附着于背衬管101上。背衬管101例如可以是不锈钢材料。如图2所示，所述背衬管101的端部区域1011和中间区域1012可以根据圆柱形靶材(各部分靶材层的厚度一致)溅射结束时靶材层的残留厚度来划分。使用过的圆柱形靶材包括靶材层的残留较少或没有的中间段以及靶材层残留较多的端部，本领域技术人员可以根据使用过的圆柱形靶材的中间段和端部尺寸来设计所述背衬管101的端部区域1011和中间区域1012的尺寸。本领域技术人员也可以根据靶材在溅射时的消耗速度来划分。例如，如图3所示，所述背衬管101的喷涂靶材层的长度为41.658cm，其中，端部区域的长度为2.03cm，中间区域的长度为37.598cm。另外，所述背衬管101的端部还包括长度为1.468cm的留白区域，不喷涂靶材层。所述喷枪在所述背衬管101的端部区域1011的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管101的中间区域1012的喷涂量，这样形成的靶材粗坯大体上是两端粗中间细的结构。所述喷枪在所述背衬管101的端部区域1011的喷涂量是指，喷涂结束时所述背衬管101的端部区域1011的单位面积上累计接收到的所述喷枪喷涂的材料的量。所述喷枪在所述背衬管101的中间区域1012的喷涂量是指，喷涂结束时所述背衬管101的中间区域1012的单位面积上累计接收到的所述喷枪喷涂的材料的量。具体实施时，如何控制背衬管的端部区域1011和中间区域1012的喷涂量，形成大体上两端厚中间薄的靶材粗坯，本公开的技术方案并不做限定。例如，在一些实施例中，所述喷枪的出粉速率不变，所述喷枪喷涂所述背衬管101的端部区域1011时的行走速度大于所述喷枪喷涂所述背衬管101的中间区域1012的行走速度。再例如，在一些实施例中，所述喷枪的行走速度不变，所述喷枪喷涂所述背衬管的端部区域时的出粉速率大于所述喷枪喷涂所述背衬管的中间区域时的出粉速率。再例如，在一些实施例中，所述喷枪喷涂所述背衬管101的端部区域1011时的行走速度大于所述喷枪喷涂所述背衬管101的中间区域1012的行走速度，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种靶材制备方法，其特征在于，包括：/n采用热喷涂方式，在旋转的背衬管上喷涂靶材层，喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量；/n对形成的靶材层进行机械加工，使靶材各部分的靶材层厚度与其在溅射时的消耗速度成正比。/n

【技术特征摘要】
1.一种靶材制备方法，其特征在于，包括：
采用热喷涂方式，在旋转的背衬管上喷涂靶材层，喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量；
对形成的靶材层进行机械加工，使靶材各部分的靶材层厚度与其在溅射时的消耗速度成正比。


2.根据权利要求1所述的靶材制备方法，其特征在于，所述喷枪在所述背衬管的端部区域的喷涂量大于所述喷枪在所述背衬管的中间区域的喷涂量，包括：
所述喷枪喷涂所述背衬管的端部区域时的行走速度大于所述喷枪喷涂所述背衬管的中间区域的行走速度；或者，
所述喷枪喷涂所述背衬管的端部区域时的出粉速率大于所述喷枪喷涂所述背衬管的中间区域时的出粉速率。


3.根据权利要求1所述的靶材制备方法，其特征在于，所述靶材层包括靶材主体层，喷涂所述靶材主体层的工艺条件包括：
粉末的粒径分布在38～150μm；
送粉速率为160～200g/min；
所述喷枪喷涂所述背衬管的端部区域时的行走速度为40～50mm/s，所述喷枪喷涂所述背衬管的中间区域的行走速度为50～70mm/s。


4.根据权利要求3所述的靶材制备方法，其特征在于，采用等离子喷涂方式，在旋转的背衬管上喷涂靶材层，其中，喷涂所述靶材主体层的工艺条件还包括：
等离子电流为340～360A，电压为90～100V；工艺气体为氩气，且氩气的流量为70～80L/min。


5.根据权利要求4所述的靶材制备方法，其特征在于，在喷涂所述靶材主体层之前，还包括：喷涂所述靶材起始层，其中，喷涂所述靶材起始层的工艺条件包括：
粉末的粒径分布在38～150μm；
等离子电流为420～430A，电压为90～100V，工艺气体为氩气，且氩气的流量90～110L/min，
送粉速率为160～200g/min，所述喷枪喷涂所述背衬管的端部区域时的行走速度为40～50mm/s，所述喷枪喷涂所述背衬管的中间区域的行走速度为50～70mm/s。


6.根据权利要求4或5所述的靶材制备方法，其特征在于，喷涂所述靶材层之前，还包括：采用等离子喷涂方式，在所述背衬管上喷涂粘结层；其中，
喷涂所述粘结层的工艺条件包括：
粉末的粒径分布在38～150μm；
等离子电流为390～410A，电压为90～100V；工艺气体为氩气，且氩气的流量为90～110L/min；
送粉速率为160～200g/min，喷涂所述粘结层时所述喷枪的行走速度为50～70mm/s。


7.根据权利要求4或5所述的靶材制备方法，其特征在于，喷涂所述靶材层之前，还包括：采用等离子喷涂方式，在所述背衬管上喷涂粘结层；其中，喷涂粘结层的工序包括喷涂所述粘结层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云能，徐国军，张蛟，阮华清，
申请(专利权)人：领凡新能源科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11