CN104040020B

CN104040020B - 溅射靶的喷涂再生

Info

Publication number: CN104040020B
Application number: CN201280062209.XA
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·米沙鲁克; 威廉·洛文塔尔; 加利·罗扎克; 马克·阿布阿夫; 帕特里克·霍根; 史蒂文·A·米勒
Original assignee: HC Starck GmbH
Current assignee: HC Starck GmbH
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: KR20140108268A; US20160076138A1; CN104040020A; JP2015505907A; US20130156967A1; WO2013090516A1; JP6343564B2

Abstract

在各个实施方案中，将用过的溅射靶通过在靶材喷涂沉积期间维持喷涂沉积枪(320)与靶的凹陷的表面外形(330)之间的大的倾斜角(300)来至少部分地翻新。

Description

溅射靶的喷涂再生

相关申请

本申请要求2011年12月16日提交的第61/576,653号美国临时专利申请的权益和优先权，将其全部公开内容引入本文作为参考。

技术领域

在各个实施方案中，本发明涉及金属和/或非金属粉末的喷涂沉积，特别地涉及用于溅射靶再生的冷喷涂沉积。

背景

溅射，一种物理气相沉积技术，在许多工业中被用来在任意各种基底上沉积具有高度可控的组成和均匀度的各种材料的薄膜。在溅射过程中，待沉积材料的溅射靶经受高能粒子的轰击，从而向基底喷射靶材原子。常规的新的(即，未使用的)平面溅射靶具有扁圆形或扁的准矩形的形状。例如，图1描绘出被理想化为直角棱镜的新的溅射靶100。(现实中，平面溅射靶通常是具有圆角的准矩形的或者甚至是圆的。)在溅射期间，该形状被侵蚀掉，在靶的“寿命终止”时(即，用过的靶由新的原始靶取代的点)，通常仅利用了靶材的一部分。因此，溅射靶的使用者通常必须丢弃剩余的靶材(并因此丢弃原始靶的大部分剩余价值)。如在第2008/0216602和2008/0271779号美国专利申请公开(将其全部公开内容引入本文作为参考)中所述，该利用动力使得溅射靶成为通过喷涂沉积，例如冷喷涂来翻新的良好候选者。

然而，溅射靶通常以提供在靶的寿命终止时高度不规则的表面的方式被侵蚀掉。该不规则表面是通过不同深度处的宽度变化、沿着表面的不同侵入深度、以及具有相对于原始表面显著变化的角的表面来表征的，如图2中所示，该图说明了用过的溅射靶的部分的不同表面轮廓。用过的溅射靶的不规则和/或复杂表面倾向于损害喷涂翻新工艺的功效；例如，如果喷涂沉积即使在这样的表面上也是有效的，则所沉积的材料倾向于弱结合并具有不可接受的高的孔隙度水平。另外，在这样不规则和/或复杂表面上的复合粉末(即，多种元素的混合物)的喷涂倾向于导致局部组成变化。因此，需要一种改进的用于经侵蚀的溅射靶的喷涂再生方法，该方法提供了性能(例如，微结构性能、孔隙度、结合强度)与原始靶的性能相当的经翻新的靶。

概述

本发明的实施方案通过维持不规则表面的每个局部部分与喷涂沉积射流(即，由沉积设备驱使并撞击在靶表面上的粉末流)之间的倾斜角大于约45°(并且优选地，大于约60°)的喷涂沉积(例如，冷喷涂)，使得能够有效率且有效地翻新用过的(即，经侵蚀的)溅射靶。图3示意性地说明了来自喷涂沉积枪320的粒子射流310与靶表面330之间的倾斜角300。如所示的，倾斜角300的最大可能值为90°。维持该倾斜角在约45°至约90°的优选的范围内，使得能够用如下的喷涂沉积层来填充经使用溅射靶的经侵蚀区域，该喷涂沉积层具有低的孔隙度，其非气相杂质含量与废溅射靶的类似，颗粒尺寸和化学均质性与废靶(例如，锻造靶(wroughttarget)，其不是起初经由喷涂沉积形成)的相同或比废靶的更细，并且具有与靶材的高品质的机械和/或冶金结合。

另外，本发明的优选实施方案涉及靶材的喷涂沉积，以翻新最大表面深度(即，用过的靶中的最大渗透和最小渗透(例如，原始的顶部表面和/或翻新后的顶部表面)之间的差异)小于9毫米，优选地小于6毫米，或甚至小于3毫米的用过的溅射靶。

有利地和令人惊讶地，在喷涂翻新期间利用了上述优选的倾斜角的本发明的实施方案提供了高品质的喷涂沉积区域，而无需复杂的喷涂控制软件、表面成像系统、或能够进行复杂(例如，非直线)运动的机器人。对于翻新具有小的倾斜角的废溅射靶的尝试通常或者导致劣质的填充区域，或者需要控制方案和多轴机器人来适当地填充所耗费的区域。相比之下，本发明的实施方案便宜地且相对简单地翻新了废靶。这样的翻新(和所产生的经翻新的溅射靶)使得终端使用者能够仅购买实际使用的溅射材料(其中很多都是外来的和/或昂贵的)的替换物，而不用购买整个靶。此外，根据本发明的各个实施方案，溅射靶的喷涂翻新可以用仍然附接至其背衬板的经侵蚀的靶来进行，该背衬板通常包括低熔点材料如铜、铝或不锈钢，或者基本上由低熔点材料如铜、铝或不锈钢组成。例如，经喷涂的靶材可以通过在低于背衬板的温度下的冷喷涂来沉积。

虽然本发明的实施方案利用了任意各种靶材中来进行该翻新方法，但是喷涂沉积材料优选为废靶材料。以该方式，按照本发明的实施方案来翻新的靶可以在基本上与通常起初利用非喷涂技术，如冷轧和/或热等静压而制造的原始未使用的靶相同的性能和性质的情况下被利用(即，被溅射)。在一些实施方案中，靶材包含一种或多种难溶金属如Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr及其混合物或合金，或者基本上由一种或多种难溶金属如Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr、及其混合物或合金所组成。在一些实施方案中，倾斜角是根据靶材的硬度和/或熔点(例如，杨氏模量)而增加的。例如，较硬、较脆的材料(例如，不易于变形和磨损的那些)可以以大于约60°，或甚至大于约75°的倾斜角来沉积，以便促进经喷涂材料和靶之间的高品质结合的形成。

在本发明的各个实施方案中，提供了经侵蚀的溅射靶，该靶具有非平面的表面外形(contour)。当维持倾斜角大于约45°时，将靶材喷涂在外形以上，并且靶的表面非平面处至少部分地用喷涂材料填充。在一些实施方案中，靶的经侵蚀区域基本上完全填充，为经翻新的靶提供了基本上平的表面。在其它实施方案中，经侵蚀区域是过度填充的(并且甚至可以将靶材喷涂在靶的侵蚀较少或未侵蚀部分以上)，该靶随后被机械加工(例如，研磨)直到其表面基本上是平的。虽然经侵蚀的靶一般具有上述局部表面非平面性，但是该靶(如图1和2中所示)继续限定了相当于原始(和如此翻新的)靶表面的较为全局性的“表面平面”。在本发明的优选实施方案中，喷涂的靶材射流相对于该表面平面的角度在整个翻新方法期间均为约90°。即，射流的角度(和因此喷涂设备的角度)优选地并不响应废靶的表面的局部非平面性而变化，这简化了方法并使其较为便宜且耗时较短。在靶材沉积之后，经翻新的靶可以退火，以增强喷涂沉积的材料和原始靶材之间的结合。退火可以在例如约480℃至约700℃，或甚至达约900℃的温度下进行，和/或持续例如约1小时至约16小时的时间。

在靶材的喷涂沉积之前，可以处理经侵蚀的靶的表面，从而提供在原始靶材和新沉积的材料之间的高品质、洁净、基本上无氧的界面。例如，在喷涂沉积之前，可将经侵蚀的表面进行喷砂、机械加工、和/或蚀刻。本发明的实施方案当与较常规的翻新方法(其可以是当多于30％，或者甚至多于50％的靶材已被侵蚀掉时进行的)相比时在废的溅射靶的寿命周期的早期就翻新了它们。相比之下，本发明的实施方案当少于30％的靶材已被侵蚀掉时翻新溅射靶，和/或当经侵蚀的靶的表面外形(其将相当于原始靶材和在翻新期间喷涂沉积的靶材之间的界面)并不与靶的原始表面平面形成超过45°(并且在优选的实施方案中，该角不超过30°)的角时翻新溅射靶。

在许多实施方案中，靶的经侵蚀表面和喷涂沉积的材料之间的界面是视觉上和/或通过金相学评估可检测的。例如，喷涂沉积的材料可以展示出与原始靶材相比增强的冶金学特性(较细的颗粒尺寸和较好的化学均质性程度)。另外，该界面可以是通过化学分析可检测的，这是因为其可能包含有限浓度的杂质(例如，氧和/或碳)，该有限浓度的杂质是可检测的(即，高于靶的背景水平)，但优选地对于其中采用经翻新的靶的溅射工艺没有有害影响。

虽然本文中详述的本发明的实施方案主要是关于起初基本上平面的溅射靶而描述的，但是本发明的实施方案可以利用非平面的溅射靶，如空心阴极磁控管、旋转的或圆柱形的靶、或异型靶(profiledtargets)(例如，第2011/0303535号美国专利申请公开中描述的那些，将其全部内容引入本文作为参考)和具有在所期望的溅射引起的侵蚀区域中的寿命延长“垫”的靶。虽然平面的靶可以在两个直线方向上平移(即，相对于喷涂沉积枪)，以填充废的溅射靶中经侵蚀的区域，旋转靶却可以相对于喷涂沉积枪来旋转，这因此可以仅需要在相对于靶的单一方向上平移。

如本文所使用的，根据溅射靶的几何形状，"背衬板"可以基本上是平面的、管状的或者圆柱形的，并且可以包括熔点低于靶材的熔点和/或熔点低于喷涂材料在喷涂沉积期间的温度的一种或多种材料，或者由熔点低于靶材的熔点和/或熔点低于喷涂材料在喷涂沉积期间的温度的一种或多种材料所组成。示例性的背衬板材料包括铜、铝和/或不锈钢。

在一个方面中，本发明的实施方案的特征在于翻新具有经侵蚀区域的经侵蚀溅射靶的方法，所述经侵蚀区域具有呈非平面的和限定了最大表面深度的凹陷的表面外形。经侵蚀的溅射靶(即，其至少一个板)包含靶材或者基本上由靶材组成。将喷涂沉积枪放置在经侵蚀区域之上，并在第一个位置处开始靶材粒子射流的喷涂沉积，以部分填充经侵蚀区域，其中喷涂沉积枪与直接在其之下的经侵蚀区域之间的倾斜角为约45°或更大。在(i)相对于经侵蚀的溅射靶来平移喷涂沉积枪，(ii)将倾斜角变成选自约45°至约90°的多个不同值，并且(iii)在经侵蚀的溅射靶之上的每个位置处均基于该位置处的经侵蚀区域的深度来控制靶材粒子的沉积速率的同时，经侵蚀区域基本上由喷涂沉积靶材粒子填充。

本发明的实施方案可以包括一种或多种以任意各种组合的以下内容。第一个位置处的倾斜角可以大于约60°。经侵蚀的溅射靶在喷涂沉积之前的最大表面深度可以小于9毫米，或者甚至小于6毫米。喷涂沉积靶材粒子可以包括冷喷涂或者基本上由冷喷涂组成。第一个位置处的倾斜角可以具有第一个值(例如，约45°或者45°至60°的值)。当基本上填充了经侵蚀区域时，倾斜角可以(a)从第一个值变成约90°，和(b)其后，从约90°变成约第一个值。在基本上填充了经侵蚀区域之后可以使溅射靶退火。退火可以在真空下进行。基本上填充经侵蚀区域可以包括过度填充经侵蚀区域以形成具有非平面表面的经翻新的溅射靶，或者基本上由过度填充经侵蚀区域以形成具有非平面表面的经翻新的溅射靶所组成。可以将非平面表面平面化，以形成经翻新的溅射靶的基本上平面的表面。

尽管经侵蚀区域的深度在喷涂沉积期间变化，但是喷涂沉积枪还是可以以基本上恒定速率相对于经侵蚀的溅射靶平移。尽管倾斜角在喷涂沉积期间变化，喷涂沉积枪还是可以以基本上恒定速率相对于经侵蚀的溅射靶平移。控制靶材粒子的沉积速率可以包括控制喷涂沉积枪相对于经侵蚀的溅射靶的平移速率，或者基本上可以由控制喷涂沉积枪相对于经侵蚀的溅射靶的平移速率所组成。控制靶材粒子的沉积速率可以包括控制粒子向喷涂沉积枪的流动速率，或者基本上可以由控制粒子向喷涂沉积枪的流动速率所组成。喷涂沉积枪可以仅直线地相对于经侵蚀的溅射靶来平移。靶材可以是多种不同元素的合金或者混合物。经侵蚀区域的深度轮廓可以在喷涂沉积之前测量。

这些和其它目的，连同本文公开的本发明的优点和特征，将通过参考以下描述、附图、和权利要求变得更加明显。另外，要理解的是，本文所述的各种实施方案的特征不是互相排斥的，并且可以以各种组合和排列而存在。如本文所使用的，术语“冷喷涂”是指其中一种或者多种粉末是喷涂沉积的而不用在喷涂期间熔融的技术，如冷喷涂、动态喷涂等。喷涂粉末可以在沉积之前或者期间加热，但仅加热到低于其熔点的温度。如本文所使用的，术语“约”和“基本上”是指±10％，和在一些实施方案中，是指±5％。术语“基本上由…组成”是指排除其它有助于功能的材料，除非本文另有说明。尽管如此，这样的其它材料可以以痕量，共同地或者单个地存在。

附图简述

附图中，贯穿不同的视图，同样的参考标记一般是指相同部分。同样，附图未必是按比例的，重点反而一般放在说明本发明的原理上。在以下描述中，本发明的各个实施方案是参照以下附图描述的，其中：

图1为未使用的平面溅射靶的等距示意图；

图2为根据本发明的各个实施方案的经使用平面溅射靶的经侵蚀区域深度外形的等距视图；

图3为根据本发明的各个实施方案，在喷涂沉积期间限定的倾斜角的示意图；

图4A为根据本发明的各个实施方案，具有其中形成的经侵蚀区域的用过的溅射靶的等距视图；

图4B为图4A中描绘的用过的溅射靶沿着线4B-4B的横截面视图；

图5为根据本发明的各个实施方案，当翻新开始时用过的溅射靶的横截面视图；

图6为根据本发明的各个实施方案，经翻新的溅射靶的横截面视图；和

图7为根据本发明的各个实施方案，在任选地使喷涂沉积的材料平面化之前经翻新的溅射靶的横截面视图。

详述

图4A示意性地描绘了根据本发明的各个实施方案的用过的(或者"废的")溅射靶400。溅射靶400通常包括溅射靶板410或者基本上由溅射靶板410组成，溅射靶板410在其内含有由在溅射工具中的溅射期间板410的材料消耗所形成的经侵蚀区域420。板410可以包含一种或者多种(例如，作为合金或者混合物)可溅射材料，如金属，或者可以由一种或多种(例如，作为合金或者混合物)可溅射材料，如金属所组成。在一些实施方案中，靶材(即，板410的材料)包含一种或者多种难溶金属如Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr及其混合物或者合金，或者可以由一种或者多种难溶金属如Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Mo、Zr及其混合物或者合金所组成。通常将板410结合至或者粘附至背衬板(图4A中未示出；参见图4B)以用于溅射，但可以在背衬板存在或者去除的情况下根据本发明的实施方案来翻新板410。经侵蚀区域420通常限定了凹陷的、非平面的表面外形(如在例如图4B中所示)，其每个点均用喷涂沉积枪限定了倾斜角300，该喷涂沉积枪通常是基本上与相当于原始(和因此经翻新的)靶表面的较为全局性的“表面平面”垂直来取向的。如在图4A中描绘的，该表面平面相当于在经侵蚀区域420之外板410的部分。在本发明的其它实施方案中，喷涂沉积枪可以以与板410的全局性表面平面成非-90o角来放置。无论喷涂沉积枪被放置的角度如何，在翻新期间，该角度通常都保持不变，而不是例如根据经侵蚀区域420的表面外形中的局部变化来改变。因此，通常不需要复杂的多轴机器人系统来实施本发明的实施方案；反而，简单的x-y吊机架(gantry)(使得图4A中所描绘的x-y平面中的板410和喷涂沉积枪能够对对平移)一般是足够的。

在本发明的优选实施方案中，经侵蚀区域420的深度轮廓(即，根据其内位置的深度的测量)是在板410的喷涂沉积翻新之前测量的。例如，扫描设备430可以被用来在经侵蚀区域420之上扫描并测量其深度轮廓。扫描设备430可以包括例如在FAROEdge测量臂上的FAROLaserLineProbe，或者可以基本上由在FAROEdge测量臂上的FAROLaserLineProbe所组成，二者均可获得自FAROTechnologiesInc.ofLakeMary,Florida。如下详述，经侵蚀区域420的深度轮廓的测量和知识将使得喷涂沉积工艺能够根据与喷涂沉积枪邻近的局部深度是可控制的。关于经侵蚀区域420的深度轮廓的信息可以用来产生板410的三维模型，该模型可以用来控制喷涂翻新工艺的一个或者多个参数。

图4B描绘了沿着图4A中的线4B-4B的溅射靶400的横截面，并示出了粘附至背衬板440的板410。(如上提及，本文详述的翻新方法可以用粘附至背衬板440的板410来进行，但为了清楚起见，背衬板440通常从余图中省略。)如所示的，经侵蚀区域420限定了凹陷的表面外形440，并且经侵蚀区域420具有在板410的表面以下的最大深度450。根据本发明的优选实施方案，为了使关于表面外形的倾斜角维持在优选的范围(例如，45°-90°)，该最大深度为，例如，小于约9毫米，优选地小于约6毫米，或者甚至小于约3毫米。通常地，板410的总厚度为约18毫米，所以本发明的实施方案涉及翻新当经侵蚀区域420的深度为板410的总厚度的约50％时的溅射-靶板。虽然板410惯常地可以被溅射至更大的消耗深度，但是对经侵蚀区域420的最大深度的限制使得能够(至少部分地)维持有利的倾斜角并且因此使得与当靶材被消耗至更大深度时通常所需的方法相比更简单的翻新方法成为可能。(因此，即使根据本发明的实施方案在高倾斜角和相对低的总靶消耗量下的翻新可能需要更频繁的翻新以及附随的费用和设备停工期，但是所导致的更快、更简单、且更便宜的翻新，令人惊讶地，即使更经常地进行，也可以补偿整个工艺成本。)

已经获得经侵蚀区域420的深度信息之后，板410可以通过喷涂沉积来翻新。优选地，喷涂沉积工艺包括冷喷涂，或者基本上由冷喷涂组成，并且是在低于板410的材料(其通常相当于喷涂沉积到经翻新的板410的材料)和/或背衬板440的材料的熔点下来进行的。在喷涂沉积之前，可以处理经侵蚀的板410的表面，以提供在原始靶材和新沉积的材料之间的高品质、洁净、基本上无氧的界面。例如，在喷涂沉积之前，经侵蚀的表面可以被喷砂、机械加工和/或蚀刻(例如，用酸)。在任选的表面处理之后，通过在经侵蚀区域420之上放置喷涂沉积枪500来开始喷涂沉积。喷涂沉积枪500是喷涂沉积系统(例如，冷喷涂沉积系统)的一部分，例如，所述系统中的一种描述于：1992年2月2日提交的第5,302,414号美国专利；1999年6月29日提交的第6,139,913号美国专利；2001年5月2日提交的第6,502,767号美国专利；或2001年11月30日提交的第6,722,584号美国专利，将其各自的公开内容均引入本文作为参考。喷涂沉积枪500接收以粉末(即，微粒)形式的待喷涂材料(其优选地与废板410的材料相匹配)，例如，来自粉末进料器(未示出)，加速该粉末，并将在射流510中的粉末(通常来自喷嘴)喷涂，该粉末撞击经侵蚀区域420的表面并被沉积为材料层。当开始翻新工艺时，将枪500放置在经侵蚀区域420的一部分之上，使得倾斜角为约45°或者更大，从而确保粉末沉积为表面上的层，而不是从其偏转或者不良地粘附为具有大量孔隙度的层。沉积层的密度通常大于97％，并优选地大于99％。当喷涂材料被沉积时，使枪500平移穿过经侵蚀区域420(例如，沿着图4A中的x方向)和/或，等同地，使经侵蚀的板410本身在枪500之下平移(即，在本发明的一些实施方案中，枪可以保持静止)，枪500每次经过经侵蚀区域420之上均产生厚度为100微米至500微米的靶材的致密层。在示例性的实施中，使枪500平移越过经侵蚀区域420的整个长度(例如，沿着图4A中的x方向)进行单程沉积经过(asinglespray-depositionpass)，然后使枪500在正交方向(例如，沿着图4A中的y方向)上平移一个短的距离，随后使其再次在第一个方向上平移越过经侵蚀区域420；即，在经侵蚀区域420中的任意部分中进行第二次经过之前，在整个经侵蚀区域420上进行单程喷涂沉积经过，并且以该方式一次经过接一次经过地填充经侵蚀区域420。

在喷涂沉积期间，射流510和经侵蚀区域420的表面(或者其中预先喷涂的材料的表面)之间的倾斜角发生改变(例如，随着枪500的每次经过)。例如，倾斜角可以从约45°或者更大的第一个角变成约90°的角，然后变回成约45°或者更大的角(例如，约等于第一个角的角)。因此，射流510(和/或者枪500)和经侵蚀区域410的表面之间的倾斜角在喷涂沉积翻新期间呈现多个不同的值，但是总是大于约45°，以确保高品质沉积(例如，形成良好结合至板410的致密层)。另外，优选的高倾斜角的维持使得能够采用简单的(例如直线的)枪500相对于板410的运动，而不是复杂的非线性运动和/或倾斜以改变射流510的冲击角的复杂的枪，从而使得本发明的实施方案简单、耗时更少且更便宜。

本发明的优选实施方案还利用了在喷涂沉积之前测量的深度轮廓，以基于经侵蚀区域420的局部深度(即，直接位于枪500之下的深度)来控制喷涂材料的沉积速率，从而使得能够用越过每个区域的相同数目的经过、横穿经侵蚀区域420的宽度(即，沿着图4A中的y方向)，使其基本上均匀地填充。(与之相反，横穿具有不同深度的经侵蚀区域420均保持不变的沉积速率会导致喷涂材料在一些位置处从经侵蚀区域420中突出来，但在越过所有位置的相同数目的经过之后，不会填充其它位置中的经侵蚀区域420。)例如，枪500相对于板410的平移速率可以这样控制，以使更多材料沉积在更大初始深度的区域之上；对于来自枪500的粉末的恒定流动速率而言，枪500相对于板410平移地越慢，局部沉积层就越厚。除了控制平移速率以外或者为取代控制平移速率，可以控制粉末流向枪500的速率，以在更大的初始深度的区域之上形成更厚的层；粉末流向枪500(例如，来自粉末进料器)的速率越大，将导致更厚的局部沉积材料层。平移速率和/或粉末进料速率可以基于在喷涂沉积之前测量的经侵蚀区域420的深度轮廓来控制。

图6描绘了经翻新的溅射靶600，其包括先前的废板410和基本上填充了先前的经侵蚀区域420的喷涂沉积材料610，或者其由先前的废板410和基本上填充了先前的经侵蚀区域420的喷涂沉积材料610所组成。(虽然在图6中未示出，但靶600也可以包括图4B中所描绘的背衬板440)。通常而言，喷涂沉积的材料610包含板410的材料的未熔融粉末，或者由板410的材料的未熔融粉末所组成。如图6中所示，材料610的表面优选地是与板410的表面共平面的，从而形成了基本上平的靶600的顶部表面。如图7中所示，在一些实施方案中，喷涂沉积的材料610的部分可以在板410的表面之上从经侵蚀区域420中突出来。因此，在材料610的喷涂沉积之后，可以使靶600的表面平面化(例如，机械加工的、研磨的和/或抛光的)，使得材料610的表面是与板410的表面共平面的，如图6中所示。

在喷涂沉积材料610以形成经翻新的靶600之后，靶600(至少邻近材料610的)可以为消除应力而在真空下热处理，以改进延展性、韧性和结合(例如，结合强度)，以降低填隙的气体含量，和/或以提供微结构基本上与板410(即，其未消耗和因此未喷涂的区域)相同的材料610。在本发明的一些实施方案中，热处理可以在真空下、在约700℃至约1250℃的温度下进行约1小时至约16小时的时间。

此外，热处理可以消除源自喷涂沉积工艺的残余应力。例如，在很多情况下，在喷涂期间熔融的喷涂材料倾向于具有拉伸残余应力，而在喷涂期间未熔融的喷涂材料倾向于具有压缩残余应力。(例如，冷喷涂的Ta可以具有30至50,000psi的压缩残余应力。)这样的残余应力可以导致包含所喷涂材料的靶的不均匀溅射速率。在常规的(即，未包含所喷涂材料的)靶中，残余加工应力经常使得在新靶的溅射之前的昂贵的预烧期(burn-inperiod)(即，将受应力的表面层溅射掉)成为必需。本文所述的本发明的实施方案促进了溅射靶的喷涂翻新以及随后在将该板连接到背衬板之前的热处理。(背衬板和连接化合物，例如在焊接中，通常具有较低的熔点并因此可能不能够承受足以减少或基本上消除来自靶的残余应力的热处理。)以该方式，经连接的靶对溅射之前的预烧期的需要被降低或基本上消除。

本文采用的术语和表达是作为术语和说明书的表达来使用的，并且没有限制意义，在使用这样的术语和表达时，无意于排除所示和所述特征的任意等同方式或其部分。另外，已经描述了本发明的某些实施方案，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以使用包含本文公开的思想的其它实施方案。因此，所述实施方案在各方面均应被认为只是说明性和非限制性的。

Claims

1.一种翻新具有经侵蚀区域的经侵蚀的溅射靶的方法，所述经侵蚀区域具有呈非平面的和限定了最大表面深度的凹陷的表面外形，所述经侵蚀的溅射靶包含靶材，所述方法包括：

将喷涂沉积枪放置在所述经侵蚀区域之上，并在第一个位置处开始靶材粒子射流的喷涂沉积，以部分地填充所述经侵蚀区域，所述喷涂沉积枪与直接在其之下的经侵蚀区域之间的倾斜角为45°或更大；以及

在(i)相对于所述经侵蚀的溅射靶来平移所述喷涂沉积枪，(ii)将所述倾斜角变成选自45°至90°的范围的多个不同的值，和(iii)在所述经侵蚀的溅射靶之上的每个位置处均基于所述位置处的经侵蚀区域的深度来控制所述靶材粒子的沉积速率的同时，通过喷涂沉积所述靶材粒子来填充所述经侵蚀区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一个位置处的倾斜角大于60°。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在喷涂沉积之前，所述经侵蚀的溅射靶的最大表面深度小于9毫米。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在喷涂沉积之前，所述经侵蚀的溅射靶的最大表面深度小于6毫米。

5.根据权利要求1所述的方法，其中喷涂沉积所述靶材粒子包括冷喷涂。

6.根据权利要求1所述的方法，其中(i)所述第一个位置处的倾斜角具有第一个值，和(ii)当填充了所述经侵蚀区域时，所述倾斜角(a)从所述第一个值变成90°，并且(b)其后，从90°变成所述第一个值。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在填充所述经侵蚀区域之后使所述溅射靶退火。

8.根据权利要求1所述的方法，其中填充所述经侵蚀区域包括过度填充所述经侵蚀区域以形成具有非平面表面的经翻新的溅射靶，和进一步包括平面化所述经翻新的溅射靶的表面。

9.根据权利要求1所述的方法，其中尽管所述经侵蚀区域的深度在喷涂沉积期间发生变化，还是使所述喷涂沉积枪以恒定的速率相对于所述经侵蚀的溅射靶平移。

10.根据权利要求1所述的方法，其中尽管所述倾斜角在喷涂沉积期间发生变化，还是使所述喷涂沉积枪以恒定的速率相对于所述经侵蚀的溅射靶平移。

11.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述靶材粒子的沉积速率包括控制所述喷涂沉积枪相对于所述经侵蚀的溅射靶的平移速率。

12.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述靶材粒子的沉积速率包括控制粒子流向所述喷涂沉积枪的速率。

13.根据权利要求1所述的方法，其中使所述喷涂沉积枪仅直线地相对于所述经侵蚀的溅射靶平移。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶材为多种不同元素的合金或者混合物。

15.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在喷涂沉积之前测量所述经侵蚀区域的深度轮廓。