CN105593406B - 溅射靶的部分喷涂翻新 - Google Patents

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Abstract

在各种实施方案中，通过喷涂沉积靶材的颗粒以至少部分填充某些区域(例如，最深侵蚀的区域)而在其他侵蚀区域(例如，更少侵蚀的区域)内没有喷涂沉积来部分地翻新侵蚀溅射靶。在溅射性能(例如，溅射速率)和/或溅射膜的性能没有实质性改变的情况下，部分地翻新的溅射靶可以在部分翻新后溅射。

Description

溅射靶的部分喷涂翻新
相关申请
本申请要求2013年8月1日提交的第61/861,177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的部分翻新的喷涂沉积。
背景
溅射，一种物理气相沉积技术，在许多工业中用于在任意的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(或其组分)的溅射靶经受高能粒子(例如，等离子体粒子)的轰击，从而向其沉积的基底上喷射靶材原子。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描绘了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，并且到靶的“寿命终止”(即，在用过的靶处由新的原始靶取代的点)时，通常仅利用了靶材的部分。因此，溅射靶的使用者通常必须丢弃剩余的靶材(并因此丢弃初始靶的大部分剩余价值)。如在第2008/0216602号、第2008/0271779号和第2013/0156967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)中所述的，该利用动态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，溅射靶通常以在靶的寿命终止时提供不规则的表面的方式被侵蚀掉。图2描绘了具有典型的“跑道”(或“环形”)侵蚀图案的侵蚀溅射靶200的平面图。该特征性图案，以及其深度剖面，通常是由在溅射过程中通过磁控管施加的磁场的形状和强度产生的。侵蚀靶200的侵蚀图案通常包括不同深度的多个区域。例如，侵蚀靶可以具有一个或多个深袋210，其是最强侵蚀(即，靶利用)的区域并具有最深的表面深度。深袋210可以由靶200的磁场近端220的“箍缩”(即，升高的强度)产生，其导致侵蚀速率为靶200的其他部位的侵蚀速率的例如2-3x或甚至更高。深袋210的深度通常决定侵蚀靶200的寿命终止，因为当该深度接近靶200的初始厚度(即，在溅射之前的厚度)时，靶通常被更换。也就是说，当深袋210的底面接近靶200的背面时，侵蚀靶200通常被更换。
如显示的，侵蚀靶200的侵蚀剖面还包括一个或多个侵蚀较轻的中深度区域230，并且其具有比那些深袋210的深度更浅的深度。中深度区域230通常由在溅射过程中施加的磁场的形状产生，所述磁场在远离靶200的末端倾向于强度更低。侵蚀靶200的侵蚀剖面还包括一个或多个浅区域240，靶200的极少的材料(如果有的话)从所述区域溅射。也就是说，在浅区域240中靶200的厚度可以仅稍微低于或甚至基本上等于在溅射之前的靶200的初始厚度(其可以是例如约18mm或甚至更高)。如显示的，深袋210和中深度区域230可以共同限定在靶200上的凹陷的环形部分的至少部分，其中深袋210对应于靶200的相对端附近的环形部分的相对端(例如，基本上矩形的靶200的更窄端)。环形部分的中心的全部或部分可以对应于浅区域240的一个或多个。
图3是侵蚀靶200的侧视图，其描绘从深袋210延伸至中深度区域230的示例性表面轮廓(由虚线表示)。在浅区域240中，靶200具有厚度300，所述厚度300可以仅稍微低于(例如，低5％或甚至更低)或基本上等于在溅射之前的靶200的初始厚度。如所示的，深袋210具有延伸深入到靶200的厚度中的深度310。例如，深度310可以大于溅射之前的靶200的初始厚度的50％，或甚至大于75％。此外，在深袋210下方的靶200的剩余厚度(即，靶200的初始厚度和深度310之间的差)可以例如，在1mm至3mm的范围内。中深度区域230具有显著更厚的靶200的剩余厚度，并且可以具有靶200的初始厚度的仅10％-25％或甚至更低的深度320。还如图3所示，侵蚀靶200通常在溅射过程中连接(例如，粘合)到支撑靶200的背板330，并且背板330可以充当调节溅射过程中靶200的温度的冷却剂(例如，水)的管道。
侵蚀靶200的不规则的侵蚀剖面向翻新方法提出了挑战，并且事实上，许多侵蚀靶被简单地回收并使用新靶替换。甚至选择性针对靶200上的侵蚀跑道图案的喷涂翻新方法可能是耗时且昂贵的，并且倾向于需要大量的喷涂的微粒材料。这样的方法可能甚至需要更大的喷涂沉积工具和复杂的机器人技术，和/或可能需要在翻新之前移除背板(因此增加了方法的复杂性、时间和花费)。因此，需要可以快速和廉价地进行，且不需要大量喷涂材料的延长侵蚀溅射靶的有用寿命的翻新方法。这样的方法还将有利地提供具有与原始靶同等的溅射特性(例如，溅射速率、溅射膜厚度、溅射膜厚度、溅射膜均匀性)的翻新靶。
概述
本发明的实施方案通过喷涂沉积(例如，冷喷涂)使得用过的(即，侵蚀的)溅射靶能够部分翻新以延长其有用寿命。(如本文所利用，“部分翻新”是指仅侵蚀溅射靶的消耗的材料的部分被更换，并不意味着需要另外的翻新以在此后进一步使用溅射靶；相反，根据本发明的实施方案的“部分地翻新的”溅射靶可以用于溅射过程，就好像它们是新的一样。)优选地，仅使用溅射材料至少部分填充最深侵蚀的区域，得到仍然包含侵蚀的表面区域但是可以用于另外的溅射过程的部分地翻新的溅射靶。由于靶仅是部分地翻新的，因此翻新过程可以非常快速地进行并伴随喷涂材料的低利用，使靶能够快速恢复使用。由于靶材可以是昂贵的和/或特殊的材料，喷涂材料的低利用率有利地节省了材料成本。通常仅翻新小区域，因此在许多实施方案中，可以使用小的喷涂沉积系统(例如，利用手持式喷枪的“手持式”系统)进行喷涂沉积并且无需复杂的机器人。此外，由于部分翻新定位到具体区域，因此其产生较少的溅射靶的加热，能够实现具有背板(其通常包括低熔点材料如铜和/或铝或基本上由其组成)的靶在合适位置的翻新，特别是在当靶通过低熔点粘合剂如In solder(具有例如150℃至200℃的熔点)粘合到背板的情况下。例如，在低于背板的熔点和/或低于用于将靶固定到背板的粘合剂的熔点的温度下，可以通过冷喷涂来沉积喷涂的靶材。本发明的优选的实施方案在喷涂沉积之前或之后以及在部分地翻新的靶再次用于溅射过程之前还不需要部分地翻新的区域的另外的表面准备(例如，研磨或抛光)。
如上所示，本发明的实施方案使侵蚀溅射靶能够翻新至靶可以再次用于溅射的程度，但还同时使靶材(其在许多情况下可以是非常昂贵的)的消耗最小化。例如，可以确定侵蚀溅射靶的一种或多种特征，或其一个或多个区域，以至少部分地确定最需要翻新的区域。例如，可以通过例如目视检查和/或深度映射(例如，使用基于激光的深度映射系统)确定在侵蚀靶的各种区域中的表面深度和/或表面轮廓的形状。随后可以通过喷涂沉积，使用靶材的微粒至少部分地填充确定的区域，同时在喷涂沉积过程中，使在侵蚀溅射靶的其他区域内的沉积最小化或基本消除。例如，可以在喷涂沉积之前和过程中将掩模设置在侵蚀溅射靶上方，所述掩模具有仅对应待翻新的区域的开口。此外，沉积在掩模上的任意靶材的颗粒可以回收和再循环用于将来的喷涂沉积或其他用途。在各种实施方案中，在有或没有掩模的情况下，喷涂翻新可以通过自动喷涂系统进行，并且机械控制的喷枪和侵蚀溅射靶(其可以设置在可移动或固定的平台、构架或门架上)之间的相对运动是受控制的(通过例如在喷涂之前对机器人控制编程)，以使仅当喷枪设置在待翻新的(多个)区域上方时喷涂靶材。供选择地，喷涂翻新可以使用如上所述的手持式喷枪进行，其可以由操作者控制以仅将靶材喷涂在待翻新的(多个)区域上方。
此外，本发明的实施方案能够使靶材喷涂沉积以部分地翻新最大表面深度(即，在用过的靶中的最大渗透和最小渗透(后者对应于例如原始顶面和/或翻新后的顶面)之间的差)大于9mm、大于12mm或甚至更大的用过的溅射靶。在待翻新的区域中的用过的溅射靶的剩余厚度可以例如在1mm至3mm的范围内。喷涂沉积层优选地具有低的孔隙度，气相和非气相杂质含量与废溅射靶类似，晶粒尺寸和化学均质性与废靶(其可以是例如，不是起初经由喷涂沉积形成，而是通过例如铸锭冶金或粉末冶金形成的靶)相同或比废靶更细，并且具有与靶材的高品质的机械和/或冶金结合。此外，根据本发明的各种实施方案的部分翻新涉及添加如此少的材料(与使用之前或之后的整个溅射靶的体积相比)，以使与其中更换更大量的溅射材料的翻新方法相比，在翻新过程中产生的热和机械应力大大降低。
本发明的实施方案利用任意多种靶材用于部分翻新方法，但是喷涂沉积的材料优选地为侵蚀靶的材料。以该方式，可以利用(即，喷涂)根据本发明的实施方案部分翻新的靶，其具有与原始靶基本相同的性能和特性，所述原始靶通常最初是利用非喷涂技术，例如轧制和/或热等静压制制造的，但其还可以通过喷涂沉积完全或部分制造。在一些实施方案中，所述靶材包含一种或多种难熔金属，基本上由其组成或由其组成，所述难熔金属例如钼(Mo)、钛(Ti)、钼和钛的合金或混合物(Mo/Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、或这些的两种或多种的混合物或合金、或这些的一种或多种与一种或多种另外的金属的混合物或合金。在一些实施方案中，所述靶材包含一种或多种其他金属，基本上由其组成或由其组成，所述其他金属例如铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、或这些的两种或多种的混合物或合金、或这些的一种或多种与一种或多种另外的金属的混合物或合金。
如果必要，在喷涂的材料沉积后，部分地翻新的靶可以退火以加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℃，或甚至到约1050℃的温度下进行，和/或持续例如约1小时至约16小时的时间。例如，退火可以在约900℃下进行约4小时。在一些实施方案中(例如，对于包含更低熔点材料如Al，或基本上由其组成或由其组成的靶)，退火可以在例如约100℃至约400℃的温度下进行，和/或持续例如约0.5小时至约16小时的时间。背板和低温粘合剂(如果存在)可以在退火过程中从靶上移除。
在靶材的喷涂沉积之前，可以处理已侵蚀的靶的基本上全部或部分表面，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，可以将已侵蚀的表面进行喷砂、机械加工、和/或蚀刻(例如，使用酸处理)。
在许多实施方案中，靶的已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(较细的晶粒尺寸和较好的化学均质性程度)。此外，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部分翻新的靶的溅射过程没有有害影响。
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，如空心阴极磁控管或异型靶(profiled targets)(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。
如本文所使用的，根据溅射靶的几何形状，"背板"通常是基本上平面的，并且可以包括熔点低于靶材的熔点和/或熔点低于在喷涂沉积期间的喷涂材料温度的一种或多种材料，或者基本上由其组成。在溅射靶是至少部分管状的情况下，背板可以是管状或圆柱型的。背板的示例性材料包括铜和/或铝。
在一个方面中，本发明的实施方案的特征在于翻新侵蚀溅射靶同时使材料消耗最小化的方法。所述侵蚀溅射靶具有限定以下的表面轮廓：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域。侵蚀溅射靶包括靶材，基本上由其组成，或由其组成。确定第二侵蚀区域的一种或多种特征，并且喷涂沉积所述靶材的颗粒以至少部分地填充第二侵蚀区域。在靶材的颗粒的喷涂沉积过程中，基本上防止在第一侵蚀区域(和/或在第一和第二侵蚀区域外部的侵蚀溅射靶的区域)中的靶材的颗粒的沉积，借以使第一侵蚀区域的表面深度在此后保持凹入上表面水平以下。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。第二侵蚀区域的一种或多种特征可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：第二侵蚀区域的表面深度和上表面水平之间的差，在第二侵蚀区域中的侵蚀溅射靶的表面轮廓的形状，和/或第二侵蚀区域的表面深度与第一侵蚀区域的表面深度之间的差。基本上防止在第一侵蚀区域中靶材的颗粒的沉积可以包括在第一侵蚀区域的至少一部分上方设置掩模，基本上由其组成或由其组成。在喷涂沉积过程中，靶材的颗粒可以沉积在掩模上方。在喷涂沉积后，回收沉积在掩模上方的靶材的颗粒用于将来的喷涂沉积和/或用于其他使用。基本上防止在第一侵蚀区域中靶材的颗粒的沉积可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：对自动喷涂设备编程，以基本上仅当喷枪设置在第二侵蚀区域上方时喷涂来自喷枪的靶材的颗粒。基本上防止在第一侵蚀区域中靶材的颗粒的沉积可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：当喷枪在喷涂靶材的颗粒时，基本上仅在第二侵蚀区域上方平移手持式喷枪。
可以在其间的第一侵蚀区域中的靶材没有沉积的情况下，在喷涂沉积后溅射(即，在溅射过程中利用)所述溅射靶。在喷涂沉积和溅射之间没有在溅射靶上进行表面处理(例如，表面研磨和/或抛光和/或蚀刻)。喷涂沉积靶材的颗粒可以包括冷喷涂或等离子喷涂，基本上由冷喷涂或等离子喷涂组成或由冷喷涂或等离子喷涂组成。靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积可以小于第一侵蚀区域的体积(即，在部分翻新过程中翻新的区域的体积可以小于侵蚀溅射靶的总侵蚀体积的50％)。可以使至少部分填充第二侵蚀区域的喷涂沉积的颗粒、至少部分填充的第二侵蚀区域、或部分翻新的溅射靶的全部或部分退火。退火可以在足以部分或基本上完全减轻由喷涂沉积产生的任意应力/应变的温度和/或持续时间下进行。退火可以在低于靶材的熔点的温度下进行。
所述侵蚀溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：靶材的靶板，和固定到靶板的背板，所述背板包括不同于靶材的背板材料，基本上由不同于靶材的背板材料组成或由不同于靶材的背板材料组成。将所述靶材的颗粒喷涂沉积在靶板上，同时将靶板固定到背板。可以使用粘合剂将所述靶板固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。背板材料可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用包括手持式喷枪的喷涂设备(而不是例如，以通过机器人技术或其他基于机器的控制的，配置用于喷枪/喷嘴和待喷涂的制品之间的相对运动的喷枪或喷涂喷嘴为特征的装置)喷涂沉积所述靶材的颗粒。
侵蚀溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的两个末端)的基本上矩形的靶材的靶板。第一侵蚀区域可以限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与上表面水平对应。第二侵蚀区域可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和/或(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。靶材的颗粒可以经由喷涂颗粒的射流喷涂沉积，所述射流和第二侵蚀区域内的表面轮廓之间的倾斜角可以为约45°至约90°。所述倾斜角可以为约60°至约90°。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到(即，到约等于或与其共平面或高于其的水平)第一侵蚀区域的表面深度。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到(即，到约等于或与其共平面或高于其的水平)上表面水平(例如，第二侵蚀区域外部的最高水平)。
在另一个方面中，本发明的实施方案特征在于，部分地翻新侵蚀溅射靶的方法，所述侵蚀溅射靶具有限定以下的表面轮廓：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域。所述侵蚀溅射靶包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。喷涂沉积所述靶材的颗粒以在没有填充第一侵蚀区域的情况下至少部分填充第二侵蚀区域。在喷涂沉积过程中和之后(例如，至少直到部分翻新的溅射靶用于溅射过程中)，第一侵蚀区域的表面深度保持凹入上表面水平以下。靶材的颗粒可以不喷涂沉积在第一侵蚀区域内，或一些喷涂沉积可以在第一侵蚀区域内进行，但如此沉积的材料的量不足以将第一侵蚀区域填充至上表面水平。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。在其间的第一侵蚀区域中的靶材没有沉积的情况下，在喷涂沉积后溅射所述溅射靶(即，用于溅射过程)。在喷涂沉积和溅射之间，可以不在溅射靶上进行表面处理(例如，表面研磨和/或抛光和/或蚀刻)。喷涂沉积所述靶材的颗粒可以包括冷喷涂或等离子喷涂，基本上由冷喷涂或等离子喷涂组成或由冷喷涂或等离子喷涂组成。靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积可以小于第一侵蚀区域的体积(即，在部分翻新过程中翻新的区域的体积可以小于侵蚀溅射靶的总侵蚀体积的50％)。可以使至少部分填充第二侵蚀区域的喷涂沉积的颗粒、至少部分填充的第二侵蚀区域、或部分翻新的溅射靶的全部或部分退火。退火可以在足以部分或基本上完全减轻由喷涂沉积产生的任意应力/应变的温度和/或持续时间下进行。退火可以在低于靶材的熔点的温度下进行。
侵蚀溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：靶材的靶板，和固定到靶板的背板，所述背板包括不同于靶材的背板材料，基本上由不同于靶材的背板材料组成或由不同于靶材的背板材料组成。可以将所述靶材的颗粒喷涂沉积在靶板上，同时将靶板固定到背板。可以使用粘合剂将所述靶板固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。背板材料可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用包括手持式喷枪的喷涂设备(而不是例如，以通过机器人技术或其他基于机器的控制的，配置用于喷枪/喷嘴和待喷涂的制品之间的相对运动的喷枪或喷涂喷嘴为特征的装置)喷涂沉积所述靶材的颗粒。
侵蚀溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的两个末端)的基本上矩形的靶材的靶板。第一侵蚀区域可以限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与上表面水平对应。第二侵蚀区域可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和/或(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。靶材的颗粒可以经由喷涂颗粒的射流喷涂沉积，所述射流和第二侵蚀区域内的表面轮廓之间的倾斜角可以为约45°至约90°。所述倾斜角可以为约60°至约90°。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到(即，到约等于或与其共平面或高于其的水平)第一侵蚀区域的表面深度。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到(即，到约等于或与其共平面或高于其的水平)上表面水平(例如，第二侵蚀区域外部的最高水平)。
在另一个方面中，本发明的实施方案的特征在于溅射靶材的方法。将包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成的溅射靶设置在第一溅射工具内。溅射(即，通过使用离子轰击去除)来自溅射靶的靶材以形成具有表面轮廓的侵蚀区域，所述表面轮廓限定凹入溅射靶的顶面以下的多个不同深度。喷涂沉积所述靶材的颗粒(例如，粉末颗粒)以仅至少部分填充侵蚀区域的第一部分而不填充最接近第一部分的侵蚀区域的第二部分(例如，没有在侵蚀区域的第二部分中喷涂沉积颗粒，或喷涂沉积不足量的颗粒以填充侵蚀区域的第二部分)，从而形成部分地翻新的溅射靶。部分地翻新的溅射靶设置在第二溅射工具内，并且溅射来自部分地翻新的溅射靶的靶材。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。例如，在喷涂沉积靶材的颗粒之前，可以确定侵蚀区域的第一部分的一种或多种特征。侵蚀区域的第一部分的一种或多种特征可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：侵蚀区域的第一部分的深度，在侵蚀区域的第一部分中的表面轮廓的形状，和/或侵蚀区域的第一部分的深度与侵蚀区域的第二部分的深度之间的差。在喷涂沉积靶材的颗粒之前，可以在溅射靶的至少部分上方(甚至与其接触)设置掩模。掩模可以限定显示侵蚀区域的第一部分的至少一些的一个或多个开口。在喷涂沉积过程中，靶材的颗粒可以沉积在掩模上方。在喷涂沉积后，可以回收沉积在掩模上方的靶材的颗粒用于将来使用。对自动喷涂设备编程，以基本上仅当喷枪设置在侵蚀区域的第一部分上方时喷涂来自喷枪的靶材的颗粒。在喷涂沉积过程中，当喷枪在喷涂靶材的颗粒时，基本上仅在侵蚀区域的第一部分上方平移手持式喷枪。
在喷涂沉积之前，在溅射靶的顶面以下的侵蚀区域的最大深度设置在侵蚀区域的第一部分中。第一和第二溅射工具可以是相同的溅射工具或不同的溅射工具。在喷涂沉积和将部分地翻新的溅射靶设置在第二溅射工具内之间可以不进行表面处理(例如，表面研磨和/或抛光和/或蚀刻)。喷涂沉积所述靶材的颗粒可以包括冷喷涂或等离子喷涂，基本上由其组成或由其组成。靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。在喷涂沉积之前，侵蚀区域的第一部分的体积可以小于侵蚀区域的第二部分的体积(即，在部分翻新过程中翻新的区域的体积可以小于侵蚀溅射靶的总侵蚀体积的50％)。可以使至少部分填充侵蚀区域的第一部分的喷涂沉积的颗粒、至少部分填充的侵蚀区域的第一部分、或部分翻新的溅射靶的全部或部分在其设置在第二溅射工具内之前或之后退火。退火可以在足以部分或基本上完全减轻由喷涂沉积产生的任意应力/应变的温度和/或持续时间下进行。退火可以在低于靶材的熔点的温度下进行。
溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：靶材的靶板，和固定到靶板的背板，所述背板包括不同于靶材的背板材料，基本上由不同于靶材的背板材料组成或由不同于靶材的背板材料组成。可以将所述靶材的颗粒喷涂沉积在靶板上，同时将靶板固定到背板。可以使用粘合剂将所述靶板固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。背板材料可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用包括手持式喷枪的喷涂设备喷(而不是例如，以通过机器人技术或其他基于机器的控制的，配置用于喷枪/喷嘴和待喷涂的制品之间的相对运动的喷枪或喷涂喷嘴为特征的装置)涂沉积所述靶材的颗粒。
溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的两个末端)的基本上矩形的靶材的靶板。侵蚀区域可以限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与溅射靶的顶面对应。侵蚀区域的第一部分可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：(i)由最接近靶板的第一端的侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和/或(ii)由最接近靶板的第二端的侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。靶材的颗粒可以经由喷涂颗粒的射流喷涂沉积，所述射流和侵蚀区域的第一部分内的表面轮廓之间的倾斜角可以为约45°至约90°。所述倾斜角可以为约60°至约90°。可以使用靶材的颗粒将所述侵蚀区域的第一部分至少填充到(即，到约等于或与其共平面或高于其的水平)侵蚀区域的第二部分的深度。可以使用靶材的颗粒将所述侵蚀区域的第一部分至少填充到(即，到约等于或与其共平面或高于其的水平)溅射靶的顶面(例如，侵蚀区域的第一部分外部的溅射靶最高表面)的深度。
在又一个方面中，本发明的实施方案的特征在于部分地翻新的溅射靶，其包括靶板和未熔融的金属粉末层，基本上由其组成或由其组成。靶板包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。靶板具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面。未熔融的金属粉末层设置在邻近或最接近凹陷区域的靶板上。未熔融的金属粉末层具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到比凹陷区域的表面更浅或基本上相等的深度。未熔融的金属粉末层具有与设置在比凹陷区域的表面深度更深的深度处的板的界面。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。未熔融的金属粉末层的顶面可以与靶板的顶面近似共平面。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。靶板可以设置在溅射工具内。未熔融的金属粉末层可以包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。背板可以固定到靶板。背板可以包括熔点低于靶材的熔点的材料，基本上由其组成或由其组成。背板可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用粘合剂将所述靶板固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。
靶板可以具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构。未熔融的金属粉末层可以具有：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，和/或(ii)比第一晶体微结构更无规(即，具有比第一晶体微结构更不优选的晶体结构或定向)的第二晶体微结构。第一和第二晶粒尺寸可以是平均晶粒尺寸。靶板可以最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。在靶板和未熔融粉末层之间可以有明显的边界线。靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。未熔融的金属粉末层的体积可以小于凹陷区域的体积。靶板可以是基本上矩形的并且具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的末端)。凹陷区域和未熔融的金属粉末层可以共同限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与靶板的顶面对应。未熔融的金属粉末层可以设置在以下内：(i)最接近靶板的第一端的环形部分的第一端部，和/或(ii)最接近靶板的第二端的环形部分的第二端部。
在又一个方面中，本发明的实施方案的特征在于溅射靶材的方法。将部分地翻新的溅射靶设置在溅射工具内，并且溅射来自部分地翻新的溅射靶(和例如沉积在溅射工具内的制品上)的靶材。部分翻新的溅射靶包括靶板和未熔融的金属粉末层，基本上由其组成或由其组成。靶板包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。靶板具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面。未熔融的金属粉末层设置在邻近或最接近凹陷区域的靶板上。未熔融的金属粉末层具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅或基本上相等的深度。未熔融的金属粉末层具有与设置在比凹陷区域的表面深度更深的深度处的板的界面。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。部分地翻新的溅射靶可以通过以下形成：提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，然后喷涂沉积所述靶材的颗粒以在没有填充第一侵蚀区域的情况下至少部分地填充第二侵蚀区域(例如，在第一侵蚀区域中无喷涂沉积，或在第一侵蚀区域中没有足够的喷涂沉积以将第一侵蚀区域填充到上表面水平)。部分地翻新的溅射靶可以通过以下形成：提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，确定第二侵蚀区域的一种或多种特征，喷涂沉积所述靶材的颗粒以至少部分地填充第二侵蚀区域，以及在靶材的颗粒的喷涂沉积过程中，基本上防止在第一侵蚀区域中靶材的颗粒的沉积，借以使第一侵蚀区域的表面深度在此后保持凹入上表面水平以下。
侵蚀溅射靶可以包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。未熔融的金属粉末层的顶面可以与靶板的顶面近似共平面。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。未熔融的金属粉末层可以包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。背板可以固定到靶板。背板可以包括熔点低于靶材的熔点的材料，基本上由其组成或由其组成。背板可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用粘合剂将所述靶板固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。
靶板可以具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构。未熔融的金属粉末层可以具有(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，和/或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。靶板(或其至少部分)可以最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。在靶板和未熔融粉末层之间可以有明显的边界线。靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。未熔融的金属粉末层的体积可以小于凹陷区域的体积。靶板可以是基本上矩形的并且具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的末端)。凹陷区域和未熔融的金属粉末层可以共同限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与靶板的顶面对应。未熔融的金属粉末层可以设置在以下内：(i)最接近靶板的第一端的环形部分的第一端部，和/或(ii)最接近靶板的第二端的环形部分的第二端部(即，未熔融的金属粉末层可以由彼此不接触的多个不同区域组成)。
在另一个方面中，本发明的实施方案的特征在于溅射靶材的方法。将部分地翻新的溅射靶设置在溅射工具内，并溅射来自部分地翻新的溅射靶(和例如沉积在溅射工具内的制品上)的靶材。部分地翻新的溅射靶通过以下形成：提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，以及喷涂沉积所述靶材的颗粒。喷涂沉积所述靶材的颗粒以在没有填充第一侵蚀区域的情况下至少部分地填充第二侵蚀区域。在喷涂沉积过程中和之后(例如，至少直到部分地翻新的溅射靶用于溅射过程中)，第一侵蚀区域的表面深度保持凹入上表面水平以下。靶材的颗粒可以不喷涂沉积在第一侵蚀区域内，或一些喷涂沉积可以在第一侵蚀区域内进行，但如此沉积的材料的量不足以将第一侵蚀区域填充至上表面水平。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。部分翻新的溅射靶可以包括靶板和未熔融的金属粉末层，基本上由其组成或由其组成。靶板可以包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。靶板可以具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面。未熔融的金属粉末层可以具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到比凹陷区域的表面更浅或基本上相等的深度。未熔融的金属粉末层可以具有与设置在比凹陷区域的表面深度更深的深度处的板的界面。未熔融的金属粉末层的顶面可以与靶板的顶面近似共平面。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。
靶板可以具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构。未熔融的金属粉末层可以具有：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，和/或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。靶板可以最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。在靶板和未熔融粉末层之间可以有明显的边界线。部分翻新的溅射靶可以包括设置在靶材下方的背板。背板可以包括熔点低于靶材的熔点的材料，基本上由其组成或由其组成。背板可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用粘合剂将靶材固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。
靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积可以小于第一侵蚀区域的体积(即，在部分翻新过程中翻新的区域的体积可以小于侵蚀溅射靶的总侵蚀体积的50％)。侵蚀溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的末端)的基本上矩形的靶材的靶板。第一侵蚀区域可以限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与上表面水平对应。第二侵蚀区域可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和/或(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到第一侵蚀区域的表面深度。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到上表面水平。
在另一个方面中，本发明的实施方案的特征在于溅射靶材的方法。将部分地翻新的溅射靶设置在溅射工具内，并溅射来自部分地翻新的溅射靶(和例如沉积在溅射工具内的制品上)的靶材。部分翻新的溅射靶通过以下形成：提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，确定第二侵蚀区域的一种或多种特征，喷涂沉积靶材的颗粒，并且在靶材的颗粒的喷涂沉积过程中，基本上防止在第一侵蚀区域中靶材的颗粒的沉积，借以使第一侵蚀区域的表面深度在此后保持凹入上表面水平以下。喷涂沉积靶材的颗粒以在没有填充第一侵蚀区域的情况下至少部分填充第二侵蚀区域。在喷涂沉积过程中和之后(例如，至少直到部分地翻新的溅射靶用于溅射过程中)，第一侵蚀区域的表面深度保持凹入上表面水平以下。靶材的颗粒可以不喷涂沉积在第一侵蚀区域内，或一些喷涂沉积可以在第一侵蚀区域内进行，但如此沉积的材料的量不足以将第一侵蚀区域填充至上表面水平。
本发明的实施方案可以包括任意多种组合的以下方案的一种或多种。部分地翻新的溅射靶可以包括靶板和未熔融的金属粉末层，基本上由其组成或由其组成。靶板可以包括靶材，基本上由靶材组成或由靶材组成。靶板可以具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面。未熔融的金属粉末层可以具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到比凹陷区域的表面更浅或基本上相等的深度。未熔融的金属粉末层可以具有与设置在比凹陷区域的表面深度更深的深度处的板的界面。未熔融的金属粉末层的顶面可以与靶板的顶面近似共平面。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。未熔融的金属粉末层的顶面可以凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。
靶板可以具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构。未熔融的金属粉末层可以具有：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，和/或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。靶板可以最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。在靶板和未熔融粉末层之间可以有明显的边界线。部分翻新的溅射靶可以包括设置在靶材下方的背板。背板可以包括熔点低于靶材的熔点的材料，基本上由其组成或由其组成。背板可以包括铜、铝和/或钢(例如，不锈钢)，基本上由其组成或由其组成。可以使用粘合剂将靶材固定到背板。粘合剂的熔点可以低于约200℃。粘合剂可以包括铟焊料，基本上由铟焊料组成或由铟焊料组成。
靶材可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr、Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积可以小于第一侵蚀区域的体积(即，在部分翻新过程中翻新的区域的体积可以小于侵蚀溅射靶的总侵蚀体积的50％)。侵蚀溅射靶可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：具有第一和第二相对端(例如，基本上矩形的形状的更短的末端)的基本上矩形的靶材的靶板。第一侵蚀区域可以限定环形部分的至少部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓可以与上表面水平对应。第二侵蚀区域可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和/或(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到第一侵蚀区域的表面深度。可以使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到上表面水平。
这些和其他目的，连同本文公开的本发明的优点和特征，将通过参考以下说明书、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”或“冷喷涂技术”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的方式共同地或者单独地存在。
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，重点一般反而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平面示意图；
图2为根据本发明的各个实施方案可以部分地翻新的侵蚀的平面溅射靶的平面示意图；
图3为安装到背板上的侵蚀溅射靶的侧视示意图；
图4A为已经根据本发明的各个实施方案部分地翻新的，附着到背板的，使用过的溅射靶的侧视示意图；
图4B为在根据本发明的各个实施方案的部分地翻新的过程中的，附着到背板的，使用过的溅射靶的侧视示意图；
图5和6为根据本发明的各个实施方案的部分地翻新的溅射靶的部分的显微照片。
详述
往回参照图3，侵蚀溅射靶200是根据本发明的各种实施方案部分翻新的。靶200可以包括一种或多种(例如，作为合金或混合物)可溅射的材料，例如金属，或基本上由其组成。在一些实施方案中，靶材(即靶200的材料)包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：一种或多种难熔金属，例如Mo、Ti、Mo/Ti、Nb、Ta、W、Zr或其混合物或合金。在一些实施方案中，靶材包括以下，基本上由以下组成或由以下组成，例如Al、Cu、Ag、Au、Ni或其混合物或合金，。靶200通常粘合或以另外的方式固定到背板330用于溅射(例如，通过In solder)，但是在背板存在或移除的情况下，靶200可以根据本发明的实施方案部分地翻新。在一些实施方案中，可以确定侵蚀溅射靶200的一种或多种特征，或其一个或多个区域，以至少部分地确定最需要翻新的区域(例如，深袋210)。例如，在侵蚀溅射靶200的各个区域(例如，深袋210、中深度区域230和/或浅区域240)中的表面深度和/或表面轮廓的形状可以通过例如目视检查和/或深度映射(例如，使用基于激光的深度映射系统)确定。可以利用确定的区域的坐标和/或形状来控制以下具体说明的部分翻新过程。
图4A描绘了已经根据本发明的实施方案部分地翻新的部分地翻新的溅射靶400的横截面。如所示的，优选地中深度区域230不翻新，即，没有通过喷涂沉积使用靶材至少部分地再填充。相反，仅有深袋210通过喷涂沉积使用喷涂材料410至少部分地填充。优选地，喷涂沉积方法包括冷喷涂或基本上由冷喷涂组成，并且在靶400的材料(其通常对应于喷涂材料410)和/或背板330的材料(和/或用于将靶400附着到背板330的粘合剂)的熔点以下进行。在喷涂沉积之前，可以处理侵蚀靶400的表面以提供在原始靶材和新沉积的材料之间的高品质的、洁净的、基本上无氧的界面。例如，在喷涂沉积之前，可以将侵蚀表面进行喷砂、机械加工和/或蚀刻(例如，用酸)。
如图4B所示，在任选的表面处理之后，通过在深袋210中的每一个的上方放置喷涂沉积枪450来开始喷涂沉积。喷涂沉积枪可以是喷涂沉积系统(例如，冷喷涂沉积系统)的部分，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450接收以粉末(即，微粒)形式的待喷涂材料(其优选地与靶400的材料相匹配)，例如，来自粉末进料器(未示出)的待喷涂材料，加速该粉末，并在射流中喷涂粉末(通常来自喷嘴)，该粉末撞击深袋210的表面并沉积为材料层。沉积层的密度通常大于97％，并优选地大于99％。当喷涂材料沉积时，使枪450平移穿过深袋210和/或，等同地，侵蚀靶410本身在枪450下方平移(即，在本发明的一些实施方案中，枪450可以保持静止)，枪每次经过深袋210上方均产生厚度为约100微米至约500微米的靶材的致密层。
如图4B所示，在一些实施方案中，通过将掩模460设置在部分地侵蚀溅射靶的全部的部分上方，使靶材的喷涂沉积最小化或基本上消除。掩模460可以包括以下，基本上由以下组成或由以下组成：能够承受喷涂材料流而没有可感知的损坏或侵蚀的合适的刚性的或半刚性材料，例如，金属、塑料或陶瓷材料。掩模460限定一个或多个开口470，经由所述开口显示待翻新的侵蚀溅射靶的(多个)区域(例如，深袋210)，同时使靶的剩余区域的大多数或全部被覆盖。在喷涂沉积过程中，喷涂材料的微粒可以在掩模460的部分上形成聚积物480。这样的材料可以回收和/或再循环用于将来的喷涂沉积或用于其他用途。因此，掩模460的利用可以实现靶区域的喷涂翻新，而无需要求喷枪450的布置和运动的绝对精确。事实上，在各种实施方案中，喷枪450甚至可以在整个侵蚀靶上方平移(甚至喷涂)，并且撞击和/或聚积在掩模460上而不是待翻新的区域中的材料可以被回收用于将来使用。
在各种实施方案中，在掩模460存在或不存在的情况下，喷枪450可以被控制以基本上仅当设置在待翻新的侵蚀溅射靶的区域(例如，深袋210)上方时喷涂材料的微粒。例如，喷涂翻新可以通过自动喷涂系统进行，其中喷枪450和靶之间的相对运动是机械控制的(通过喷枪450、靶或两者的运动)。各种实施方案中，从侵蚀溅射靶获得的深度和/或表面轮廓信息可以用于对系统进行编程以在喷枪450和靶之间进行相对运动，以使仅当喷枪450设置在待翻新的(多个)区域上方时喷涂微粒材料。供选择地，当喷枪450设置在非待翻新的(多个)区域上方时，微粒材料可以在降低的速率下喷涂，和/或可以对系统进行编程，以使当喷枪450设置在非待翻新的区域上方时喷枪450和靶之间的相对运动更快；因此，喷涂在这样区域上方的微粒材料的量(如果有的话)最小化或基本消除。在本发明的其他实施方案中，如上所述，喷涂翻新可以使用手持式喷枪450进行，其可以由操作者控制以仅在待翻新的(多个)区域上方喷涂微粒材料。
如图4A所示，在部分翻新过程后，靶400包括至少部分地填充深袋210的喷涂材料410。喷涂材料410通常包括板400的材料的未熔融粉末或基本上由其组成。在优选的实施方案中，喷涂材料410至少部分填充深袋210以使在该区域中的表面420与中深度区域230中的表面430至少基本上共平面(如图4A中左侧的深袋210所示)。还如所示的，表面420可以在表面430以上延伸，但优选地比浅区域240的表面440更低或基本上与其共平面(如图4A中右侧的深袋210所示)。因此，一般地，优选的表面420位置沿着表面430、沿着表面440或在表面430和440之间。在部分翻新靶400后，可以将其放回溅射工具中并用于另外的溅射过程。这样的另外的溅射可以再次导致表面材料的不均匀的消耗，并且所产生的深袋在随后的部分翻新过程中可以再次被至少部分填充。以这种方式，在需要完全翻新或回收靶之前，单一的溅射靶可以多次被部分地翻新(在其间被溅射)。
在许多实施方案中，靶的侵蚀表面和喷涂沉积的材料之间的界面是视觉上和/或通过金相学评价可检测的，即，界面的全部或部分可以包括在靶的侵蚀表面和喷涂沉积的材料之间的明显的边界线。例如，喷涂沉积的材料可以显示比原始靶材改进的冶金特征(更细的晶粒尺寸和更细程度的化学均质性)。此外，界面可以是通过化学分析可检测的，因为其可以掺入可检测的(即，高于靶的背景水平)，但优选地对其中采用部分翻新的靶的溅射方法没有有害影响的有限浓度的杂质(例如氧和/或碳)。图5描绘了在最初通过粉末冶金技术(例如，热或冷等静压制)制造的非侵蚀区域510和通过冷喷涂沉积的喷涂沉积的区域520之间，在部分翻新的MoTi溅射靶内，在界面处的示例性的边界线500。图6是描绘在具有比通过冷喷涂沉积的喷涂沉积区域620内更大的晶粒尺寸的非侵蚀区域610之间的相似的边界线600的显微照片。在一些实施方案中，区域620的晶粒尺寸可以通过喷涂后退火升高，以使区域620的晶粒尺寸接近或甚至变得近似等于区域610的晶粒尺寸。区域610可以最初通过例如，铸锭冶金(例如，压制和/或轧制)或粉末冶金技术(例如，压制和烧结，或热或冷等静压制)制造。
在优选的实施方案中，进行深袋210的喷涂翻新以使喷涂颗粒的流射和深袋210的表面轮廓之间的倾斜角为约45°或更大(例如，约45°至约90°)，如2012年12月13日提交的第2013/0156967号美国专利申请公开中所述，将其全部公开内容引入本文作为参考。在喷涂材料410为两种或多种不同材料(例如，Mo和Ti)的混合物的实施方案中，这样大的倾斜角可以实现高的沉积效率，从而实现喷涂材料410的可控的、一致的组成(因为例如，不同材料的不同的沉积效率导致组成的变化)。在优选的实施方案中，这样大的倾斜角还提供喷涂材料410的低的孔隙率和在喷涂材料410和溅射靶之间的高的粘合强度。
在喷涂沉积材料410以形成部分地翻新的靶400之后，可以为了应力消除而热处理靶400(至少最接近材料410)，以改进延展性、韧性和结合(例如，粘合强度)，以降低间隙气体含量和/或提供具有基本上等于靶400的其他部分的微结构(即，其未消耗从而未被喷涂的区域)材料410。在本发明的一些实施方案中，热处理可以在约700℃至约1050℃的温度下在真空下进行，和/或持续约1小时至约16小时。代替该热处理或除了该热处理以外，在部分地翻新的靶400(至少最接近材料410)在溅射工具中更换用于使用其进行另外的溅射之前，可以进行机械加工、研磨和/或抛光。例如，如果在喷涂后，材料410在靶400的周围材料以上延伸，则其可以被研磨或机械加工以使其顶面与靶400周围表面轮廓的至少一些基本上共平面。这样的机械加工、研磨和/或抛光可以例如有助于使在溅射过程中来自溅射靶的电弧最小化或消除和/或降低老化时间(如果需要的话)。
此外，热处理可以消除来自喷涂沉积过程的残余应力。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老化期(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部分喷涂翻新以及随后的热处理。以该方式，部分地翻新的靶对溅射之前的老化期的需要被降低或基本上消除。
实施例
在靶已经在溅射工具中被溅射之后，测量废MoTi P8溅射靶的侵蚀量。新靶重量为约65kg，并且侵蚀靶的重量为约46.2kg。因此，约29％的靶被溅射掉，并且完全翻新靶将利用至少19kg的粉末(即，溅射材料的微粒)。此外，靶的完全翻新可以涉及过喷涂(即，喷涂沉积到靶的初始表面平面以上的水平)和/或机械加工损失，从而有必要使用至少24kg的粉末。利用3kg/小时的典型的喷涂速率，靶的完全翻新将需要至少8小时的喷涂时间。
废靶的表面仿形切削(profiling)显示中深度区域的典型侵蚀深度为约6mm，而在靶末端附近的深袋的深度为约12mm。需要将每个深袋填充至与中深度区域近似相同的水平的材料体积仅为约28cm3，相当于约0.2kg的MoTi靶料。因此，仅需要约0.4kg的喷涂填充侵蚀溅射靶的两个深袋。因此，靶的部分翻新需要低于完全翻新所需要的粉末的2％，并且部分翻新可以实现部分翻新靶的进一步的溅射。靶的部分翻新仅需要约10-20分钟，而不是完全翻新所需的8小时。将靶重新插入溅射工具内，并且利用部分翻新的靶进行另外的溅射过程。部分翻新的靶的溅射速率，以及溅射材料的物理和电性能与在部分翻新之前通过溅射实现的性能基本上相同。
在该实施例中，P8溅射靶为约2700mm长和约200mm宽，并具有尺寸相当的跑道侵蚀图案。如上所述，该大区域的完全翻新通常需要复杂的喷涂沉积装置，具有横跨整个区域的大的机器人技术。然而，深袋仅为约50mm长并且具有极浅的斜坡到仅另外长150mm的浅深度区域。因此喷涂沉积系统(和相关机器人技术)仅需要延伸约200mm以部分翻新。这实现了成套实验室型基于构台的冷喷涂系统的使用，如可得自VRC Metal Systems of Rapid City,South Dakota的VRC Gen III混合高压冷喷涂系统。该单元成本低于完全翻新该大型溅射靶所需的全尺寸冷喷涂系统的成本的约25％。
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 (125)

1.一种部分翻新侵蚀溅射靶的方法，所述侵蚀溅射靶具有限定以下的表面轮廓：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域；所述侵蚀溅射靶包括靶材，所述方法包括：
喷涂沉积靶材的颗粒以在第一侵蚀区域中没有喷涂沉积的情况下至少部分填充第二侵蚀区域，此后所述第一侵蚀区域的表面深度保持凹入上表面水平以下，
其中：所述侵蚀溅射靶包括基本上矩形的靶材的靶板，所述靶板具有第一和第二相对端；
所述第一侵蚀区域限定环形部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓与上表面水平对应；和
所述第二侵蚀区域包括(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。
2.权利要求1所述的方法，还包括在其间的第一侵蚀区域中没有靶材沉积的情况下，在喷涂沉积后溅射所述溅射靶。
3.权利要求2所述的方法，其中在喷涂沉积和溅射之间未在溅射靶上进行表面研磨或抛光。
4.权利要求1所述的方法，其中喷涂沉积所述靶材的颗粒包括冷喷涂。
5.权利要求1所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Mo、Ti、Nb、Ta、W、Zr、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
6.权利要求1所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
7.权利要求1所述的方法，其中在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积小于第一侵蚀区域的体积。
8.权利要求1所述的方法，还包括至少使至少部分填充所述第二侵蚀区域的喷涂沉积的颗粒退火。
9.权利要求1所述的方法，其中：
所述侵蚀溅射靶包括靶材的靶板，和固定到靶板的背板，所述背板包括与靶材不同的背板材料，和
将所述靶材的颗粒喷涂沉积在靶板上，同时将靶板固定到背板。
10.权利要求9所述的方法，其中使用粘合剂将所述靶板固定到背板。
11.权利要求10所述的方法，其中所述粘合剂的熔点低于200℃。
12.权利要求10所述的方法，其中所述粘合剂包括铟焊料。
13.权利要求9所述的方法，其中所述背板材料包括以下至少一种：铜、铝或钢。
14.权利要求1所述的方法，其中使用包括手持式喷枪的喷涂设备喷涂沉积所述靶材的颗粒。
15.权利要求1所述的方法，其中所述靶材的颗粒经由喷涂颗粒的射流喷涂沉积，所述射流和第二侵蚀区域内的表面轮廓之间的倾斜角为45°至90°。
16.权利要求15所述的方法，其中所述倾斜角为60°至90°。
17.权利要求1所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到第一侵蚀区域的表面深度。
18.权利要求1所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到上表面水平。
19.权利要求1所述的方法，还包括在喷涂沉积靶材的颗粒之前，确定所述第二侵蚀区域的一种或多种特征。
20.权利要求19所述的方法，其中所述第二侵蚀区域的一种或多种特征包括以下至少一种：第二侵蚀区域的表面深度和上表面水平之间的差，在第二侵蚀区域中的侵蚀溅射靶的表面轮廓的形状，或第二侵蚀区域的表面深度与第一侵蚀区域的表面深度之间的差。
21.权利要求1所述的方法，还包括通过在侵蚀溅射靶的至少部分上方设置掩模来防止靶材的颗粒在第一侵蚀区域中的沉积，所述掩模限定显示第二侵蚀区域的一个或多个开口。
22.权利要求21所述的方法，其中在喷涂沉积过程中，靶材的颗粒沉积在掩模上方。
23.权利要求22所述的方法，其中在喷涂沉积后，回收沉积在掩模上方的靶材的颗粒用于将来使用。
24.权利要求1所述的方法，还包括通过对自动喷涂设备编程，以仅当喷枪设置在第二侵蚀区域上方时喷涂来自喷枪的靶材的颗粒，来防止靶材的颗粒在第一侵蚀区域中的沉积。
25.权利要求1所述的方法，还包括通过当喷枪喷涂靶材的颗粒时，仅在第二侵蚀区域上方平移手持式喷枪，来防止靶材的颗粒在第一侵蚀区域中的沉积。
26.一种溅射靶材的方法，所述方法包括：
将包括靶材的溅射靶设置在第一溅射工具内；
溅射来自溅射靶的靶材以形成具有表面轮廓的侵蚀区域，所述表面轮廓限定凹入溅射靶的顶面以下的多个不同深度；
在没有在最接近第一部分的侵蚀区域的第二部分中喷涂沉积颗粒的情况下，喷涂沉积靶材的颗粒以至少部分填充侵蚀区域的仅第一部分，从而形成部分翻新的溅射靶；
将部分翻新的溅射靶设置在第二溅射工具内；和
溅射来自部分翻新的溅射靶的靶材，
其中：所述溅射靶包括基本上矩形的靶材的靶板，所述靶板具有第一和第二相对端；
所述侵蚀区域限定环形部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓与溅射靶的顶面对应；和
所述侵蚀区域的第一部分包括(i)由最接近靶板的第一端的侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和(ii)由最接近靶板的第二端的侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。
27.权利要求26所述的方法，还包括在喷涂沉积靶材的颗粒之前，确定侵蚀区域的第一部分的一种或多种特征。
28.权利要求27所述的方法，其中所述侵蚀区域的第一部分的一种或多种特征包括以下至少一种：侵蚀区域的第一部分的深度，侵蚀区域的第一部分中的表面轮廓的形状，或侵蚀区域的第一部分的深度和侵蚀区域的第二部分的深度之间的差。
29.权利要求26所述的方法，还包括在喷涂沉积靶材的颗粒之前，在溅射靶的至少一部分上方设置掩模，所述掩模限定显示侵蚀区域的第一部分的至少一些的一个或多个开口。
30.权利要求29所述的方法，其中(i)在喷涂沉积过程中，靶材的颗粒沉积在掩模上方，和(ii)在喷涂沉积后，回收沉积在掩模上方的靶材的颗粒用于将来使用。
31.权利要求26所述的方法，还包括对自动喷涂设备编程，以基本上仅当喷枪设置在侵蚀区域的第一部分上方时喷涂来自喷枪的靶材的颗粒。
32.权利要求26所述的方法，还包括在喷涂沉积过程中，当喷枪正在喷涂靶材的颗粒时，基本上仅在侵蚀区域的第一部分上方平移手持式喷枪。
33.权利要求26所述的方法，其中在喷涂沉积之前，在溅射靶的顶面以下的侵蚀区域的最大深度设置在侵蚀区域的第一部分中。
34.权利要求26所述的方法，其中所述第一和第二溅射工具是相同的溅射工具。
35.权利要求26所述的方法，其中在喷涂沉积和将部分翻新的溅射靶设置在第二溅射工具内之间没有在部分翻新的溅射靶上进行表面研磨或抛光。
36.权利要求26所述的方法，其中喷涂沉积所述靶材的颗粒包括冷喷涂。
37.权利要求26所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Mo、Ti、Nb、Ta、W、Zr、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
38.权利要求26所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
39.权利要求26所述的方法，其中，在喷涂沉积之前，侵蚀区域的第一部分的体积小于侵蚀区域的第二部分的体积。
40.权利要求26所述的方法，还包括至少使喷涂沉积的颗粒退火。
41.权利要求26所述的方法，其中：
所述溅射靶包括靶材的靶板，和固定到靶板的背板，所述背板包括与靶材不同的背板材料，和
将所述靶材的颗粒喷涂沉积在靶板上，同时将靶板固定到背板。
42.权利要求41所述的方法，其中使用粘合剂将所述靶板固定到背板。
43.权利要求42所述的方法，其中所述粘合剂的熔点低于200℃。
44.权利要求42所述的方法，其中所述粘合剂包括铟焊料。
45.权利要求41所述的方法，其中所述背板材料包括以下至少一种：铜、铝或钢。
46.权利要求26所述的方法，其中使用包括手持式喷枪的喷涂设备喷涂沉积所述靶材的颗粒。
47.权利要求26所述的方法，其中所述靶材的颗粒经由喷涂颗粒的射流喷涂沉积，所述射流和侵蚀区域的第一部分内的表面轮廓之间的倾斜角为45°至90°。
48.权利要求47所述的方法，其中所述倾斜角为60°至90°。
49.权利要求26所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述侵蚀区域的第一部分至少填充到侵蚀区域的第二部分的深度。
50.权利要求26所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述侵蚀区域的第一部分至少填充到溅射靶的顶面。
51.一种部分地翻新的溅射靶，其包括：
靶板，所述靶板(i)包括靶材和(ii)具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面；和
设置在邻近凹陷区域的靶板上的未熔融的金属粉末层，所述金属粉末层(i)具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到不深于凹陷区域的表面深度的深度，和(ii)具有与设置在比凹陷区域的表面更深的深度处的板的界面，
其中：所述靶板基本上是矩形的并且具有第一和第二相对端；
凹陷区域和未熔融的金属粉末层共同限定环形部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓与靶板的顶面对应；和
所述未熔融的金属粉末层设置在以下内：(i)最接近靶板的第一端的环形部分的第一端部，和(ii)最接近靶板的第二端的环形部分的第二端部。
52.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面与靶板的顶面近似共平面。
53.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。
54.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。
55.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，还包括其中设置靶板的溅射工具。
56.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述未熔融的金属粉末层包括所述靶材。
57.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，还包括固定到靶板的背板。
58.权利要求57所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述背板包括熔点低于靶材的熔点的材料。
59.权利要求57所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述背板包括以下至少一种：铜、铝或钢。
60.权利要求57所述的部分地翻新的溅射靶，其中使用粘合剂将所述靶板固定到背板。
61.权利要求60所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述粘合剂的熔点低于200℃。
62.权利要求60所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述粘合剂包括铟焊料。
63.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中：
所述靶板具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构，和
所述未熔融的金属粉末层具有以下至少一种：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。
64.权利要求63所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述靶板最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。
65.权利要求63所述的部分地翻新的溅射靶，还包括在靶板和未熔融粉末层之间的明显的边界线。
66.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述靶材包括以下至少一种：Mo、Ti、Nb、Ta、W、Zr、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
67.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述靶材包括以下至少一种：Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
68.权利要求51所述的部分地翻新的溅射靶，其中所述未熔融的金属粉末层的体积小于凹陷区域的体积。
69.一种溅射靶材的方法，所述方法包括：
将部分地翻新的溅射靶设置在溅射工具内，所述部分翻新的溅射靶包括：靶板，所述靶板(i)包括靶材和(ii)具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面；和
设置在邻近凹陷区域的靶板上的未熔融的金属粉末层，所述未熔融的金属粉末层(i)具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到不深于凹陷区域的表面深度的深度，和(ii)具有与设置在比凹陷区域的表面更深的深度处的板的界面；和
溅射来自部分地翻新的溅射靶的靶材，
其中：所述靶板基本上是矩形的并且具有第一和第二相对端；
凹陷区域和未熔融的金属粉末层共同限定环形部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓与靶板的顶面对应；和
所述未熔融的金属粉末层设置在以下内：(i)最接近靶板的第一端的环形部分的第一端部，和(ii)最接近靶板的第二端的环形部分的第二端部。
70.权利要求69所述的方法，其中所述部分翻新的溅射靶通过以下形成：
提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，所述侵蚀溅射靶包括靶材；和
喷涂沉积靶材的颗粒以在第一侵蚀区域中没有喷涂沉积的情况下至少部分填充第二侵蚀区域。
71.权利要求69所述的方法，其中所述部分地翻新的溅射靶通过以下形成：
提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，所述侵蚀溅射靶包括靶材；
确定第二侵蚀区域的一种或多种特征；
喷涂沉积靶材的颗粒以至少部分填充第二侵蚀区域；和
在靶材的颗粒的喷涂沉积过程中，基本上防止在第一侵蚀区域中的靶材的颗粒的沉积，借以使第一侵蚀区域的表面深度在此后保持凹入上表面水平以下。
72.权利要求69所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面与靶板的顶面近似共平面。
73.权利要求69所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。
74.权利要求69所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。
75.权利要求69所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层包括靶材。
76.权利要求69所述的方法，其中将背板固定到所述靶板。
77.权利要求76所述的方法，其中所述背板包括熔点低于靶材的熔点的材料。
78.权利要求76所述的方法，其中所述背板包括以下至少一种：铜、铝或钢。
79.权利要求76所述的方法，其中使用粘合剂将所述靶板固定到背板。
80.权利要求79所述的方法，其中所述粘合剂的熔点低于200℃。
81.权利要求79所述的方法，其中所述粘合剂包括铟焊料。
82.权利要求69所述的方法，其中：
所述靶板具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构，和
所述未熔融的金属粉末层具有以下至少一种：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。
83.权利要求82所述的方法，其中所述靶板最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。
84.权利要求82所述的方法，其中在靶板和未熔融粉末层之间有明显的边界线。
85.权利要求69所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Mo、Ti、Nb、Ta、W、Zr、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
86.权利要求69所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
87.权利要求69所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的体积小于凹陷区域的体积。
88.一种溅射靶材的方法，所述方法包括：
将部分地翻新的溅射靶设置在溅射工具内，所述部分地翻新的溅射靶通过以下形成：
提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，所述侵蚀溅射靶包括靶材，和
喷涂沉积靶材的颗粒以在第一侵蚀区域中没有喷涂沉积的情况下至少部分地填充第二侵蚀区域；和
溅射来自部分地翻新的溅射靶的靶材，
其中：所述侵蚀溅射靶包括基本上矩形的靶材的靶板，所述靶板具有第一和第二相对端；
所述第一侵蚀区域限定环形部分，所述环形部分的中心的至少部分的表面轮廓与上表面水平对应；和
所述第二侵蚀区域包括(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。
89.权利要求88所述的方法，其中所述部分翻新的溅射靶包括：
靶板，所述靶板(i)包括靶材和(ii)具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面；和
设置在邻近凹陷区域的靶板上的未熔融的金属粉末层，所述金属粉末层(i)具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到不深于凹陷区域的表面深度的深度，和(ii)具有与设置在比凹陷区域的表面更深的深度处的板的界面。
90.权利要求89所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面与靶板的顶面近似共平面。
91.权利要求89所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。
92.权利要求89所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。
93.权利要求89所述的方法，其中：
所述靶板具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构，和
所述未熔融的金属粉末层具有以下至少一种：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。
94.权利要求93所述的方法，其中所述靶板最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。
95.权利要求93所述的方法，其中在所述靶板和未熔融粉末层之间有明显的边界线。
96.权利要求88所述的方法，其中所述部分地翻新的溅射靶包括设置在靶材下方的背板。
97.权利要求96所述的方法，其中所述背板包括熔点低于靶材的熔点的材料。
98.权利要求96所述的方法，其中所述背板包括以下至少一种：铜、铝或钢。
99.权利要求96所述的方法，其中使用粘合剂将所述靶材固定到背板。
100.权利要求99所述的方法，其中所述粘合剂的熔点低于200℃。
101.权利要求99所述的方法，其中所述粘合剂包括铟焊料。
102.权利要求88所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Mo、Ti、Nb、Ta、W、Zr、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
103.权利要求88所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
104.权利要求88所述的方法，其中，在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积小于第一侵蚀区域的体积。
105.权利要求88所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到第一侵蚀区域的表面深度。
106.权利要求88所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到上表面水平。
107.一种溅射靶材的方法，所述方法包括：
将部分地翻新的溅射靶设置在溅射工具内，所述部分地翻新的溅射靶通过以下形成：
提供具有限定以下的表面轮廓的侵蚀溅射靶：(i)上表面水平，(ii)具有凹入上表面水平以下的表面深度的第一侵蚀区域，和(iii)具有比第一侵蚀区域的表面深度更深的表面深度的第二侵蚀区域，所述侵蚀溅射靶包括靶材，
确定第二侵蚀区域的一种或多种特征，
喷涂沉积靶材的颗粒以至少部分填充所述第二侵蚀区域，和
在靶材的颗粒的喷涂沉积过程中，基本上防止在第一侵蚀区域中的靶材的颗粒的沉积，借以使第一侵蚀区域的表面深度在此后保持凹入上表面水平以下；和
溅射来自部分地翻新的溅射靶的靶材，
其中：所述侵蚀溅射靶包括基本上矩形的靶材的靶板，所述靶板具有第一和第二相对端；
所述第一侵蚀区域限定环形部分，所述环形部分的中心的至少一部分的表面轮廓与上表面水平对应；和
所述第二侵蚀区域包括(i)由最接近靶板的第一端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第一端部，和(ii)由最接近靶板的第二端的第一侵蚀区域限定的环形部分的第二端部。
108.权利要求107所述的方法，其中所述部分地翻新的溅射靶包括：
靶板，所述靶板(i)包括靶材和(ii)具有限定以下的表面轮廓：(a)顶面和(b)凹陷区域，所述凹陷区域具有凹入顶面以下的表面；和
设置在邻近凹陷区域的靶板上的未熔融的金属粉末层，所述金属粉末层(i)具有顶面，所述顶面(a)与靶板的顶面近似共平面，或(b)凹入顶面以下到不深于凹陷区域的表面深度的深度，和(ii)具有与设置在比凹陷区域的表面更深的深度处的板的界面。
109.权利要求108所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面与靶板的顶面近似共平面。
110.权利要求108所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到比凹陷区域的表面深度更浅的深度。
111.权利要求108所述的方法，其中所述未熔融的金属粉末层的顶面凹入顶面以下到基本上等于凹陷区域的表面深度的深度。
112.权利要求108所述的方法，其中：
所述靶板具有第一晶粒尺寸和第一晶体微结构，和
所述未熔融的金属粉末层具有以下至少一种：(i)比第一晶粒尺寸更细的第二晶粒尺寸，或(ii)比第一晶体微结构更无规的第二晶体微结构。
113.权利要求112所述的方法，其中所述靶板最初通过铸锭冶金或粉末冶金形成。
114.权利要求112所述的方法，其中在靶板和未熔融粉末层之间有明显的边界线。
115.权利要求107所述的方法，其中所述部分地翻新的溅射靶包括设置在靶材下方的背板。
116.权利要求115所述的方法，其中所述背板包括熔点低于靶材的熔点的材料。
117.权利要求115所述的方法，其中所述背板包括以下至少一种：铜、铝或钢。
118.权利要求115所述的方法，其中使用粘合剂将所述靶材固定到背板。
119.权利要求118所述的方法，其中所述粘合剂的熔点低于200℃。
120.权利要求118所述的方法，其中所述粘合剂包括铟焊料。
121.权利要求107所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Mo、Ti、Nb、Ta、W、Zr、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
122.权利要求107所述的方法，其中所述靶材包括以下至少一种：Al、Cu、Ag、Au、Ni、其两种或多种的混合物或其一种或多种与一种或多种其他金属的混合物、或其两种或多种的合金或其一种或多种与一种或多种其他金属的合金。
123.权利要求107所述的方法，其中，在喷涂沉积之前，第二侵蚀区域的体积小于第一侵蚀区域的体积。
124.权利要求107所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到第一侵蚀区域的表面深度。
125.权利要求107所述的方法，其中使用靶材的颗粒将所述第二侵蚀区域至少填充到上表面水平。
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