一种旋转靶材的制作方法

1.本发明属于溅射靶材的应用技术领域，涉及靶材使用寿命的开发设计，尤其涉及一种旋转靶材。


背景技术：

2.旋转靶材是磁控的靶材，靶材做成圆筒型的，里面装有静止不动的磁体以慢速转动，主要包括锌锡合金、锌铝合金、锡镉合金、铜铟合金、铜铟镓合金、铜镓合金以及锡、钼和钛等旋转靶材。目前，高纯旋转靶材多用于液晶显示器、太阳能面板等镀膜领域，相比传统的平面类靶材，旋转靶利用率可达80％且镀膜质量也明显优于平面靶材，旋转靶材目前国内对高纯旋转靶材的生产处于初级阶段，而对结构更加复杂、技术难度更高的旋转靶材的开发基本没有。
3.cn103789735b公开了一种旋转靶及溅射装置，旋转靶包括相对而置的上挡板和下挡板、位于上挡板与下挡板之间的支撑体以及多段相互紧密连接且包覆在支撑体外表面的旋转靶材，由于各旋转靶材的接缝在支撑体的旋转轴的投影为线段，而不是点，这样在旋转靶的旋转过程中，可以使各旋转靶材的接缝在基板上的投影来回移动，而不会使各旋转靶材的接缝始终对应基板的同一位置，从而使在基板上制备的薄膜的表面更均匀且性能一致，使旋转靶的镀膜质量得到优化。
4.cn201670870u公开了一种旋转靶块体以及旋转靶总成，其包括至少二旋转靶块体，其相互接合，各旋转靶块体包括具有第一凹凸结构的一近端面以及一远端面，该远端面具有与近端面第一凹凸结构能相互匹配的第二凹凸结构，以令该第二凹凸结构与第一凹凸结构形成相互遮蔽的结构，其中一旋转靶块体的第一凹凸结构与另一旋转靶块体的第二凹凸结构接合，以令该旋转靶总成具有非径向穿透的接缝，借此能将背管包覆于该等旋转靶块体中，故可避免溅镀过程中，电浆轰击到粘着靶材于背管的材料、支撑靶材的背管材料或间隙内表面结块的问题。
5.cn111331518a公开了一种高纯旋转靶材表面处理的方法，所述方法包括：将高纯旋转靶材进行遮蔽处理，遮蔽处理完成后进行喷砂；其中，所述喷砂完成后靶材表面的粗糙度rz为35～65μm；所述遮蔽处理为采用胶带将高纯旋转靶材的两端头溅射面和侧边进行遮蔽。通过该方法处理后旋转靶材两端头表面喷砂后色泽一致，表面粗糙度均匀并得到提高，无污渍等杂质，提高对靶材溅射过程中反溅射物的吸附能力，改善靶材镀膜质量及提高良品率。
6.铜旋转溅射靶材在溅射过程中，使用寿命为19000kwh左右，利用率在70％，因此，为提高靶材溅射寿命，提高单次溅射靶材应用于机台中的利用率提升至80％，亟需提供一种铜旋转靶溅射区域两端机台高功率区域，既达到能加长溅射寿命的目的，又不会因靶材加厚区域超差影响磁控溅射效果。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种旋转靶材，在本发明中，提供了一种新的形状设计方案用于铜旋转溅射靶材的使用，在对应旋转靶溅射最深的区域设计了旋转靶管体两端的加厚区和过渡区，既达到能加长溅射寿命的目的，又不会因靶材加厚区域超差影响磁控溅射效果。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.本发明提供了一种旋转靶材，所述的旋转靶材包括靶材本体，所述的靶材本体为环形结构，所述的靶材本体两侧表面均设置有同轴的凸台，所述的靶材本体和凸台为一体式结构，所述凸台的表面分为中心区域的平面以及外周区域的梯形斜面。
10.在本发明中，提供了一种新的形状设计方案用于铜旋转溅射靶材的使用，在对应旋转靶溅射最深的区域设计了旋转靶管体两端的加厚区和过渡区，既达到能加长溅射寿命的目的，又不会因靶材加厚区域超差影响磁控溅射效果。
11.在本发明中提供的旋转靶材的残靶厚度均高于普通旋转靶材的残靶厚度，普通旋转靶材指的是靶材本体为等直径状，这是因为本发明在对应旋转靶溅射最深的区域设计了加厚区和过渡区，且在溅射后最深区域两端50mm长度方向直径加厚了4mm，即其边缘外径为171mm，往中心方向经过150mm过渡区后回复到原旋转靶，即外径为167mm，既达到了加长溅射寿命的目的，又不会因靶材加厚区域超差影响磁控溅射效果。
12.作为本发明一种优选的技术方案，所述靶材本体的内表面直径为124.5～125.5mm，例如可以是124.5mm、124.6mm、124.7mm、124.8mm、124.9mm、125mm、125.1mm、125.2mm、125.3mm、125.4mm、125.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13.作为本发明一种优选的技术方案，所述靶材本体的长度为2939.5～2940.5mm，例如可以是2939.5mm、2939.6mm、2939.7mm、2939.8mm、2939.9mm、2940mm、2940.1mm、2940.2mm、2940.3mm、2940.4mm、2940.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14.作为本发明一种优选的技术方案，所述凸台的长度为2691.5～2692.5mm，例如可以是2691.5mm、2691.6mm、2691.7mm、2691.8mm、2691.9mm、2692mm、2692.1mm、2692.2mm、2692.3mm、2692.4mm、2692.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
15.作为本发明一种优选的技术方案，所述凸台中心区域的直径为166.5～167.5mm，例如可以是166.5mm、166.6mm、166.7mm、166.8mm、166.9mm、167mm、167.1mm、167.2mm、167.3mm、167.4mm、167.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16.作为本发明一种优选的技术方案，所述凸台外周区域的边缘直径为170.5～171.5mm，例如可以是170.5mm、170.6mm、170.7mm、170.8mm、170.9mm、171mm、171.1mm、171.2mm、171.3mm、171.4mm、171.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17.作为本发明一种优选的技术方案，所述的梯形斜面由中心向外周方向分为过渡区斜面和加厚区平面。
18.作为本发明一种优选的技术方案，所述过渡区斜面与水平面的夹角为圆弧角α，所述圆弧角α的弧度半径为3.0mm。
19.优选地，所述加厚区平面与过渡区斜面的夹角为圆弧角β，所述圆弧角β的弧度半径为3.0mm。
20.本发明特别限定了过渡区斜面与水平面的夹角为圆弧角α的弧度半径为3.0mm，是因为弧度半径为3.0mm的圆角是在磁控溅射中，最小限度避免角度尖锐引起的尖端放电。
21.本发明特别限定了加厚区平面与过渡区斜面的夹角为圆弧角β的弧度半径为3.0mm，是因为弧度半径为3.0mm的圆角是在磁控溅射中，最小限度避免角度尖锐引起的尖端放电。
22.作为本发明一种优选的技术方案，所述过渡区的长度为150mm。
23.本发明特别限定了过渡区的长度为150mm，是因为当过渡区的长度超过限定值150mm时，会增加不必要的工时成本，不便于操作人员施行，当过渡区的长度低于限定值150mm时，会使得坡度增加，增加机加工难度。
24.作为本发明一种优选的技术方案，所述加厚区的长度为50mm。
25.本发明特别限定了加厚区的长度为50mm，是因为当加厚区的长度超过限定值50mm时，会增加不必要的工时成本，不便于操作人员施行，当加厚区的长度低于限定值50mm时，会导致与之匹配的溅射使用最深的位置(0～50mm)不匹配，起不到增加使用率的作用。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
27.在本发明中，提供了一种新的形状设计方案用于铜旋转溅射靶材的使用，在对应旋转靶溅射最深的区域设计了旋转靶管体两端的加厚区和过渡区，既达到能加长溅射寿命的目的，又不会因靶材加厚区域超差影响磁控溅射效果。
附图说明
28.图1为本发明一个具体实施方式提供的旋转靶材的结构示意图；
29.图2为实施例1提供的旋转靶材的残靶厚度数据图；
30.图3为对比例1提供的旋转靶材的残靶厚度数据图；
31.其中，1
‑
靶材本体；2
‑
凸台。
具体实施方式
32.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以
是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
35.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
36.在一个具体的实施方式中，本发明提供了一种旋转靶材，如图1所示，所述的旋转靶材包括靶材本体1，靶材本体1为环形结构，靶材本体1两侧表面均设置有同轴的凸台2，靶材本体1和凸台2为一体式结构，凸台2的表面分为中心区域的平面以及外周区域的梯形斜面。
37.在本发明中，提供了一种新的形状设计方案用于铜旋转溅射靶材的使用，在对应旋转靶溅射最深的区域设计了旋转靶管体两端的加厚区和过渡区，既达到能加长溅射寿命的目的，又不会因靶材加厚区域超差影响磁控溅射效果。
38.靶材本体1的内表面直径为124.5～125.5mm，靶材本体1的长度为2939.5～2940.5mm，凸台2的长度为2691.5～2692.5mm，凸台2中心区域的直径为166.5～167.5mm，凸台2外周区域的边缘直径为170.5～171.5mm。
39.梯形斜面由中心向外周方向分为过渡区斜面和加厚区平面，具体地，过渡区的长度为150mm，加厚区的长度为50mm。
40.本发明特别限定了过渡区的长度为150mm，是因为当过渡区的长度超过限定值150mm时，会增加不必要的工时成本，不便于操作人员施行，当过渡区的长度低于限定值150mm时，会使得坡度增加，增加机加工难度。
41.本发明特别限定了加厚区的长度为50mm，是因为当加厚区的长度超过限定值50mm时，会增加不必要的工时成本，不便于操作人员施行，当加厚区的长度低于限定值50mm时，会导致与之匹配的溅射使用最深的位置(0～50mm)不匹配，起不到增加使用率的作用。
42.过渡区斜面与水平面的夹角为圆弧角α，所述圆弧角α的弧度半径为3.0mm。加厚区斜面与过渡区斜面的夹角为圆弧角β，所述圆弧角β的弧度半径为3.0mm。
43.本发明特别限定了过渡区斜面与水平面的夹角为圆弧角α的弧度半径为3.0mm，是因为弧度半径为3.0mm的圆角是在磁控溅射中，最小限度避免角度尖锐引起的尖端放电。
44.本发明特别限定了加厚区斜面与过渡区斜面的夹角为圆弧角β的弧度半径为3.0mm，是因为弧度半径为3.0mm的圆角是在磁控溅射中，最小限度避免角度尖锐引起的尖端放电。
45.实施例1
46.基于一个具体实施方式提供的一种旋转靶材，其中：
47.旋转靶材包括靶材本体1，靶材本体1为环形结构，靶材本体1两侧表面均设置有同轴的凸台2，靶材本体1和凸台2为一体式结构，凸台2的表面分为中心区域的平面以及外周区域的斜面。
48.其中：
49.靶材本体1的内表面直径为125mm，靶材本体1的长度为2940mm；
50.凸台2的长度为2692mm，凸台2中心区域的直径为167mm，凸台2外周区域的边缘直径为171mm；
51.过渡区的长度为150mm，加厚区的长度为50mm，过渡区斜面与水平面的夹角为圆弧角α，所述圆弧角α的弧度半径为3.0mm。加厚区平面与过渡区斜面的夹角为圆弧角β，所述圆弧角β的弧度半径为3.0mm。
52.图2提供了实施例1中旋转靶材的残靶厚度数据图。
53.对比例1
54.本对比例提供了一种旋转靶材，与实施例1相比，没有设置凸台2，靶材整体为等直径圆筒状，其余条件及参数与实施例1相同。
55.图3提供了对比例1中旋转靶材的残靶厚度数据图。
56.从图2和图3得知，本发明实施例1提供的旋转靶材的残靶厚度均高于对比例1中旋转靶材的残靶厚度，这是因为本发明实施例1在对应旋转靶溅射最深的区域设计了加厚区和过渡区，且在溅射后最深区域两端50mm长度方向直径加厚了4mm，即其边缘外径为171mm，往中心方向经过150mm过渡区后回复到原旋转靶，即外径为167mm，使得旋转靶在两端距离0～50mm的高功率磁场溅射区域内，达到最大的使用量，相应增加了靶材的厚度，减少了短板效应，整体使旋转靶材使用寿命增加。
57.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。