CN105057405A - 溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法 - Google Patents

Abstract

溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法,把管靶放置在转动轮上，把红外线探头放在管靶内中间位置；红外线检测数显表显示的数值为探头到管靶内壁的距离；固定红外线探头，转动旋转靶材，根据数显表上的数值变化来计算管靶的轴向直线度；最大值与最小值的差异（Max-Min）反应直线度的大小；取最大和最小值的差，作为判断依据；若Max-Min>0.5mm，则需要矫直；矫直方法，把管靶放在液压矫直机上，把管靶两端支起，压管靶的中间，控制下压量，当Max-Min≤0.5mm时，矫直完成。结合红外线测量和液压矫直，简便易行，操作方便。检测精确。便于自动化设计和改造，检测和矫正一次完成，省时省人工，安全节能高效。

Description

溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法

技术领域

本发明涉及IPC分类G01N借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析溅射靶材新材料的直线度技术，尤其是溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法。

背景技术

由于电子薄膜、光学薄膜、光电薄膜、磁性薄膜和超导薄膜等在高新技术和工业上的大规模开发应用，靶材已经逐渐发展成为一个专业化产业，随着薄膜技术的不断发展，靶材市场将进一步扩大。溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。各种类型的溅射薄膜材料无论在半导体集成电路、记录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面都得到了广泛的应用,因此,对溅射靶材这一具有高附加值的功能材料需求逐年增加。近年来,我国电子信息产业飞速发展,集成电路、光盘及显示器生产线均有大量合资或独资企业出现,我国已逐渐成为了世界上薄膜靶材的最大需求地区之一。

溅射合金靶材是用物理气相沉积技术制备薄膜的核心材料，溅射合金靶材广泛用于信息技术、太阳能技术、电子光学技术等高技术领域，可应用于真空镀膜、耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。溅射靶材主要有金属类、合金类、氧化物类等形式。合金靶材主要采用冶炼、轧制等方法加工制成，熔炼法获得合金靶材的工艺包括冶炼、锻造和轧制，采传统的靶材制作工艺是热轧、固溶和机加工，但传统的靶材制作工艺的机加工余量大，生产出的靶材表面凸凹、平直度较差，其尺寸精度低，成材率不高。

随着技术的进步，靶材的设计逐渐由平面靶材向旋转靶材过渡，因为旋转靶材的材料利用率可以达到80%，而一般平面靶材利用率只能达到30%；旋转耙材在使用过程中不断旋转，耙材表面可以保持光滑，不会产生“结瘤”俗称“靶材中毒”，可以保障成膜的均匀性，减少缺陷，提高成品率。期望通过使用旋转靶材达到降低成本、提高膜层质量和提高成品率的目的。对于旋转溅射靶材，由于在溅射使用过程中，管内装有磁钢，对内径的直线度要求很高，一般要求直线度≤0.5mm。目前市场上生产和使用的金属旋转靶材有Ti、Zr、Sn、ZnAl、ZnSn、Ag、Cu、Al、In等材料，对于一些材料如Al、Sn、Cu、In等，由于材料这些金属材料强度较差，管材容易弯曲变形，无法直接作为靶材使用，还需要内衬不锈钢管或钛管作为支撑。这些金属管靶在浇铸、喷涂、挤压或加工过程中，难免会产生弯曲变形，直线度达不到使用要求。

关于溅射靶材的检测技术文献公开较少，如：中国专利申请201210594604.4提供一种固体密度测量方法和检验靶材密度是否合格的方法，其中固体密度测量方法，包括：提供固体试样；测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0；将固体试样浸没在液体中，测量固体试样在液体中的质量为第二测量质量M2；根据M0+ρ_空gV_物＝M2+ρ_液gV_物，获取固体试样的体积；其中，ρ_空为空气的密度、ρ_液为液体的密度；根据固体试样的体积以及实际质量，获取固体试样的密度，所述实际质量为M0+ρ_空gV_物或M2+ρ_液gV_物。该发明还提供一种检验靶材密度是否合格的方法。另外，中国专利申请201310018789.9涉及一种大长径比TiAl管靶材成形方法，包括（1）组装包套模具；（2）原料Ti粉末、Al粉末装填及封焊；（3）真空热除气；（4）热等静压致密化成形；（5）去除包套模具：（6）产品精加工；本发明通过对包套模具结构进行创新设计，保证包套模具具备良好的焊接性，并实现TiAl靶材与背管的整体绑定，通过原材料粉末粒度优化选择以及真空混料，制备出成分均匀，无偏析的Ti、Al混合粉末；采用特殊的粉末装填工艺，保证管靶装粉密度及均匀度；通过优化的真空热除气及致密化成形工艺选择，保证在压制成形后TiAl管靶材的致密度及直线度。通过大量试验对真空热除气、以及热等静压致密化成形工艺参数进行优化，保证在压制成形后TiAl管靶材的致密度及直线度，并可获得材料晶粒细小、成分均匀、致密度高、质量稳定性好的大长径比TiAl管靶材(≥φ64×φ80×1200mm)。该类技术间接地通过对密度以及均匀度的控制提高直线度，效果有限。

此外，尚未有专用的方法或设备可供采用，使得相关工作仅能借助人工目测或借助测量工具完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，解决金属旋转靶材管内径直线度的精确检测和矫直。

本发明的目的将通过以下技术措施来实现：把管靶放置在转动轮上，把红外线探头放在管靶内中间位置；红外线检测数显表显示的数值为探头到管靶内壁的距离；固定红外线探头，转动旋转靶材，根据数显表上的数值变化来计算管靶的轴向直线度；最大值与最小值的差异（Max-Min）反应直线度的大小；取最大和最小值的差，作为判断依据；若Max-Min>0.5mm，则需要矫直；矫直方法，把管靶放在液压矫直机上，把管靶两端支起，压管靶的中间，控制下压量，当Max-Min≤0.5mm时，矫直完成。

尤其是，检验和矫直装置包括机架、数显表、支撑辊对、轴芯杆、红外线探头、压辊和液压臂；机架下部安装支撑辊对，该支撑辊对由二个相互平行且水平安置的刚性转辊构成，机架外侧上安装数显表，机架内中部安装轴芯杆，轴芯杆上安装红外线探头，机架内侧支撑辊对中部上方安装压辊，压辊上侧通过液压臂连接。

尤其是，轴芯杆端部连接端架，该端架的端部安装在机架上。

尤其是，轴芯杆通过弹性撑臂向外侧辐射地连接内撑轮。

尤其是，轴芯杆中空而且两端外套装内撑轮。

尤其是，红外线探头和压辊沿轴芯杆轴向移动。

尤其是，至少二组红外线探头和压辊沿轴芯杆轴向均匀分布。

本发明的优点和效果：结合红外线测量和液压矫直，简便易行，操作方便。检测精确。设备易于制造、安装、操作和维护，同时，也便于自动化设计和改造，检测和矫正一次完成，省时省人工，安全节能高效。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种利用检验和矫直方法的装置结构示意图。

附图标记包括：机架1、数显表2、管靶3、端架4、支撑辊对5、弹性撑臂6、轴芯杆7、内撑轮8、红外线探头9、压辊10、液压臂11。

具体实施方式

本发明原理在于，把红外线测量和液压矫直配合，利用红外线进行直线度检测原理是通过位于管靶中间位置的红外线探头测量探头到管靶内壁的距离，转动管靶，通过仪表显示的数据变化，来判断管靶的直线度。利用液压矫直的工作原理是，把管靶两端架在转轮上，通过固定在管靶中间位置的液压千斤顶，由上而下压管靶的中间位置，控制合适的下压量，来达到矫直的目的。

本发明中检测和矫直方法的步骤包括：把管靶放置在转动轮上，把红外线探头放在管靶内中间位置；红外线检测数显表显示的数值为探头到管靶内壁的距离；固定红外线探头，转动旋转靶材，根据数显表上的数值变化来计算管靶的轴向直线度；最大值与最小值的差异（Max-Min）反应直线度的大小；取最大和最小值的差，作为判断依据；若Max-Min>0.5mm，则需要矫直；矫直方法，把管靶放在液压矫直机上，把管靶两端支起，压管靶的中间，控制下压量，当Max-Min≤0.5mm时，矫直完成。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，检验和矫直装置包括机架1、数显表2、支撑辊对5、轴芯杆7、红外线探头9、压辊10和液压臂11；机架1下部安装支撑辊对5，该支撑辊对5由二个相互平行且水平安置的刚性转辊构成，机架1外侧上安装数显表2，机架1内中部安装轴芯杆7，轴芯杆7上安装红外线探头9，机架1内侧支撑辊对5中部上方安装压辊10，压辊10上侧通过液压臂11连接。

前述中，轴芯杆7端部连接端架4，该端架4的端部安装在机架1上。其中，端架4可以是水平或竖立安装在机架1上。

前述中，轴芯杆7通过弹性撑臂6向外侧辐射地连接内撑轮8。该内撑轮8顶在管靶内壁上。或者，轴芯杆7中空而且两端外套装内撑轮8。

前述中，红外线探头9和压辊10沿轴芯杆7轴向移动。

前述中，至少二组红外线探头9和压辊10沿轴芯杆7轴向均匀分布。

前述中，支撑辊对5中的二个刚性转辊外径相同，而且，该二个刚性转辊的轴间距大于其外径和的1.5倍。另外，该二个刚性转辊的轴间距小于管靶3外径。

前述中，液压臂11上连接气动或弹簧装置。

本实施例中，内撑轮8为铁氟龙结构而且外覆聚氨酯。轴芯杆7为中空铝方管。

本发明实施例在工作时，把管靶3放置在支撑辊对5上；把红外线探头9放入管靶3内，打开电源开关，数显表2显示的数值为红外线探头9到管靶3内壁的距离；固定红外线探头9，转动管靶3，根据数显表2上的数值变化来计算管靶3的轴向直线度；取最大值Max和最小值Min的差，作为判断依据；若Max-Min>0.5mm，则判断管靶3需要矫直；矫直方法，把管靶3两端支起，将压辊10下移压管靶3需要矫直部位的轴向中间点上侧外壁，控制适量的下压量，当再测得Max-Min≤0.5mm时，矫直完成。

本发明中，可以根据发明原理，分别制造检测装置和矫直装置，而且，也可以通过设置自动化系统，将检测和矫直的全过程在封闭的装置内全自动的运行。

根据本发明实施例中对管靶的测量和矫直方法的论述，本发明不限于对靶材试样的测量，也可以对其他精密管状金属件试样直线度进行测量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述内容属于本领域专业技术人员公知技术。

Claims (7)

1.溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法,其特征在于，把管靶放置在转动轮上，把红外线探头放在管靶内中间位置；红外线检测数显表显示的数值为探头到管靶内壁的距离；固定红外线探头，转动旋转靶材，根据数显表上的数值变化来计算管靶的轴向直线度；最大值与最小值的差异（Max-Min）反应直线度的大小；取最大和最小值的差，作为判断依据；若Max-Min>0.5mm，则需要矫直；矫直方法，把管靶放在液压矫直机上，把管靶两端支起，压管靶的中间，控制下压量，当Max-Min≤0.5mm时，矫直完成。

2.如权利要求1所述的溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，其特征在于，检验和矫直装置包括机架(1)、数显表(2)、支撑辊对(5)、轴芯杆(7)、红外线探头(9)、压辊(10)和液压臂(11)；机架(1)下部安装支撑辊对(5)，该支撑辊对(5)由二个相互平行且水平安置的刚性转辊构成，机架(1)外侧上安装数显表(2)，机架(1)内中部安装轴芯杆(7)，轴芯杆(7)上安装红外线探头(9)，机架(1)内侧支撑辊对（5）中部上方安装压辊(10)，压辊(10)上侧通过液压臂(11)连接。

3.如权利要求2所述的溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，其特征在于，轴芯杆(7)端部连接端架(4)，该端架(4)的端部安装在机架(1)上。

4.如权利要求2所述的溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，其特征在于，轴芯杆(7)通过弹性撑臂(6)向外侧辐射地连接内撑轮(8)。

5.如权利要求2所述的溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，其特征在于，轴芯杆(7)中空而且两端外套装内撑轮(8)。

6.如权利要求2所述的溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，其特征在于，红外线探头(9)和压辊(10)沿轴芯杆(7)轴向移动。

7.如权利要求2所述的溅射旋转靶材管靶直线度的检验和矫直方法，其特征在于，至少二组红外线探头(9)和压辊(10)沿轴芯杆(7)轴向均匀分布。