[发明专利]旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法，该装置能够用于对硅铝靶材管表面进行激光加工处理，旋转硅铝靶材再制造的装置包括：支撑座，沿底座的一侧设有第一滑轨；固定件，两个固定件的上端分别相对设有安装部；第二滑轨，形成为条状且与所述第一滑轨间隔开平行相对设置；激光加工单元，包括激光加工头、保护气喷嘴、氧气浓度检测模块、光斑温度检测模块，激光加工头设在第二滑轨上且可沿所述第二滑轨滑动和/或锁定。该旋转硅铝靶材再制造的装置具有产品装卸简单、便于实时监控加工参数等优点，利用该装置的制备方法具有步骤简单、加工效率高等优点，能够提高硅铝靶材的使用率，减少浪费，节约成本。

技术领域

本发明属于硅铝靶材技术领域，尤其涉及一种旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法。

背景技术

硅铝靶材是真空磁控溅射镀膜工艺中一种常用的耗材，被广泛应用于集成电路(半导体)、平板显示器、太阳能电池、信息存储、光学镀膜等行业的薄膜制备过程中。在被溅射的靶极(阴极)与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体(通常为氩气Ar)，永久磁铁在靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下溅射靶材，Ar气电离成正离子和电子，靶上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阴极附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。

旋转硅铝靶材通常由中空的圆柱形衬管以及其外周表面的打底层和硅铝层组成，打底层通常设在衬管的表面，一般采用电弧喷涂厚度约为0.15mm-0.25mm的镍铝层，硅铝层设在打底层表面，为了使硅铝层的磁场强度达到真空磁控溅射镀膜的磁场要求，一般可采用等离子喷涂工艺制备厚度约为6mm-9mm的硅铝层。

硅铝层在使用过程中作为耗材被不断地消耗，在硅铝层的厚度剩下约4mm左右时，一般会出现靶材表面的污染，即硅铝层表面形成了非导电的化合物或者导电很差的化合物之后，除了放电电压及沉积速率变化之外，还会因为靶面状况的动态变化引起膜成分及结构的变化，影响了形成薄膜的质量。生产过程中，一般将消耗到硅铝层厚度约4mm左右时，旋转硅铝靶材就会报废不再使用。因此，旋转硅铝靶材作为一次性使用的耗材，其使用成本很高。

另外，有些生产企业也试图对使用过且表面无裂纹缺陷的旋转硅铝靶材进行再制造，在残留的硅铝层表面继续热喷涂硅铝粉末，但是新喷涂的硅铝粉末与靶材结合力极差、极易脱落，严重影响硅铝靶材的再次使用。而且现有技术中对硅铝靶材的激光表面处理设备设备结构简陋，产品装夹过程复杂，加工过程中氧气浓度、激光功率大小无法控制和实时监控，导致加工效率低、加工后硅铝层表面质量差。因此，开发出一种用于硅铝靶材再制造的表面处理的结构完整、产品装卸简单、加工效率高的激光表面处理装置及高效率的制备方法，对使用过且表面无裂纹缺陷的硅铝靶材进行再制造时，再次喷涂过程中，使新喷涂的硅铝粉末涂层与基材结合良好，不会开裂与脱落，已成为本领域的技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明提供一种旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法，通过在残留的硅铝层表面进行激光表面处理，以使硅铝层表面积累的非导电化合物和导电性较差的化合物在高温下熔化并快速冷却再结晶，形成为分布着球状颗粒的表面。便于在其表面热喷涂硅铝粉末，能够提高热喷涂硅铝粉末与激光表面处理后的硅铝层的结合力，形成质量与新的旋转硅铝靶材一样好的热喷涂硅铝粉末层，从而便于硅铝靶材的再制造和再利用。该方法步骤简单、操作方便，能够提高硅铝靶材的使用率，减少浪费，节约成本。