專利名稱：靶材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及靶材的制作方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，耙材結(jié)構(gòu)是由符合濺射性能的草巴材和與所述靶材結(jié)合、
具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)成。背板可以在所述靶材結(jié)構(gòu)裝配至濺射基臺中起到 支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。
一般制備濺射靶材產(chǎn)品的工藝是將符合濺射靶材性能的金屬例如高純度
鋁(一般為99.999% )通過預(yù)熱、擠壓成型、熱處理、粗加工和精加工等工藝， 最后加工成尺寸合格的濺射靶材產(chǎn)品。在嚴(yán)格控制靶材純度的基礎(chǔ)上，通過 選擇不同的擠壓成型工藝、熱處理?xiàng)l件，調(diào)整靶材的成形尺寸精度和晶粒度
等，最終滿足濺射過程的要求。
擠壓成型和熱處理是靶材設(shè)計(jì)和加工過程中不可或缺的工藝，兩者緊密 結(jié)合，直接影響了制作成的濺射靶材的性能。擠壓成型工藝主要為了實(shí)現(xiàn)金 屬材料的組織結(jié)構(gòu)控制，從而制作出符合成形尺寸精度的濺射靶材。熱處理 工藝主要為了實(shí)現(xiàn)金屬材料的再結(jié)晶，使得材料的組織結(jié)構(gòu)均勻。
以金屬鋁為例，高純度鋁變形抗力低，很難控制靶材的晶粒度，這對于 靶材濺射來說，具有很大的負(fù)面作用，甚至不能符合靶材濺射的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式解決的問題是提供一種靶材的制作方法，以控制靶材的 晶粒度。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材的制作方法，包括提供金屬料件，所述金屬料件為鋁；
對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型，制作成靶材，其中，所述擠壓成型的擠
壓比為4~4.5;
對所述耙材進(jìn)行熱處理，其中，所述熱處理的加熱溫度為150。C 300。C。 可選的，所述的靶材的制作方法還包括對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型 前，對所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理。
可選的，所述預(yù)熱處理的加熱溫度為400°C ~ 500。C。 可選的，所述預(yù)熱處理的加熱時(shí)間為60min ~ 180min。 可選的，所述才齊壓為正向熱4齊壓。 可選的，所述才齊壓成型的沖齊壓溫度為150。C 300。C。 可選的，所述熱處理的加熱時(shí)間為30min ~ 60min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述靶材的制作方法通過控制擠壓成型工藝的參數(shù)和 熱處理的參數(shù)，即對擠壓比和熱處理的加熱溫度進(jìn)行控制，很好地控制了靶 材的晶粒度。
另外，上述耙材的制作方法通過控制擠壓成型工藝的參數(shù)，即對擠壓溫 度和擠壓比進(jìn)行控制，很好地解決了靶材的成形尺寸精度的控制。


圖l是本發(fā)明實(shí)施方式的耙材的制作方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的靶材的制作方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
晶粒度是用于描述晶粒尺寸大小的參數(shù)，發(fā)明人通過艱苦的研究工作認(rèn) 識到，通過控制擠壓成型工藝的參數(shù)，如擠壓比，以及熱處理工藝的參數(shù)， 如加熱溫度，可以實(shí)現(xiàn)對靶材的晶粒度的控制。
本發(fā)明實(shí)施方式的靶材的制作方法如圖1所示，包括下述步驟步驟SIO,提供金屬料件，所述金屬料件為鋁。
步驟S12,對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型，制作成靶材，其中，所述擠壓
成型的l齊壓比為4~4.5。
步驟S13,對所述靶材進(jìn)行熱處理，其中，所述熱處理的加熱溫度為 150。C 300。C。
對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型是將金屬料件置于擠壓裝置(例如鍛壓機(jī)、 空氣錘或壓延機(jī))的擠壓模中進(jìn)行擠壓成型，擠壓模的形狀和尺寸決定了產(chǎn) 品的橫斷面。所述擠壓可以采用正向熱擠壓，即擠壓裝置的擠壓方向與金屬 料件的流動方向一致，同時(shí)擠壓是在一定溫度下進(jìn)行。所述擠壓比是指擠壓 前的制品的總橫斷面積與擠壓后的制品的總橫斷面積之比。
通過擠壓成型工藝，可以精確地控制靶材的塑性變形，制作出符合成形 尺寸精度要求的靶材，并且實(shí)現(xiàn)降低靶材晶粒尺寸大小、細(xì)化晶粒和降低靶 材表面粗糙度的目的。
在實(shí)際應(yīng)用中，對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型前，可以對所述金屬料件 進(jìn)行預(yù)熱處理。
對所述耙材進(jìn)行熱處理是將經(jīng)擠壓成型后的耙材置于熱處理裝置(例如 加熱爐)的腔室中進(jìn)行加熱。加熱溫度直接影響靶材中晶粒的尺寸大小加 熱溫度過低，靶材中晶粒再結(jié)晶不充分；加熱溫度過高，靶材中晶粒容易長 大，尺寸會超范圍。
結(jié)合擠壓成型工藝對擠壓比的控制和熱處理工藝對加熱溫度的控制，可 以實(shí)現(xiàn)對靶材的晶粒度的控制，并且可以保證靶材在組織結(jié)構(gòu)上的均勻性。
下面結(jié)合實(shí)施例和圖2對本發(fā)明實(shí)施方式的靶材的制作方法進(jìn)行詳細(xì)i兌 明，本實(shí)施例的靶材制作方法包括下述步驟
步驟S20,提供金屬料件，所述金屬料件為鋁。
步驟S21,對所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理，其中，所述預(yù)熱處理的加熱溫度為400°C ~ 500°C,加熱時(shí)間為60min ~ 180min。
步驟S22,對所述預(yù)熱處理后的金屬料件進(jìn)行擠壓成型，制作成靶材，其 中，所述擠壓成型的擠壓比為4~4.5,擠壓溫度為150。C 300。C。
步驟S23,對所述靶材進(jìn)行熱處理，其中，所述熱處理的加熱溫度為 150。C ~ 300。C,加熱時(shí)間為30min ~ 60min。
首先執(zhí)行步驟S20,提供金屬料件，所述金屬料件為鋁。在實(shí)際應(yīng)用中， 金屬料件可以是從金屬錠中經(jīng)切斷后的一部分。金屬料件的形狀，根據(jù)應(yīng)用 環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)際要求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似 形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種，且其厚度可以為lmm至100 mm不等。
接著執(zhí)行步驟S21,對所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理，其中，預(yù)熱處理的加 熱溫度為400。C 500。C,加熱時(shí)間為60min~ 180min。所述預(yù)熱處理可以包 括將金屬料件置于熱處理裝置(例如恒溫爐)的腔室中，在所述熱處理裝 置的腔室中具有可控氣氛或保護(hù)氣氛，例如惰性氣體，金屬料件可以放置在 能均勻受熱的區(qū)域，例如腔室的幾何中心區(qū)域；將溫度提高至400。C 500。C, 并在所述溫度下保持60min 180min;對金屬料件進(jìn)行冷卻處理，4吏其回復(fù)至 常溫，其中，所述的冷卻處理可以采用空冷方式或水冷方式。
在實(shí)際應(yīng)用中，可以在進(jìn)行預(yù)熱處理之前預(yù)先設(shè)定上述各參數(shù)的具體數(shù) 值，其中，所述預(yù)熱溫度和時(shí)間可以按照一定的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行設(shè)定，例如400°C "80min， 450。C *120min，或500。C *60min等。
通過步驟S21的預(yù)熱處理，可以改變金屬料件內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，使得金 屬料件消除應(yīng)力并得到軟化，提高其塑性，為后續(xù)的擠壓成型工藝打下良好 的基礎(chǔ)。
接著執(zhí)行步驟S22，對所述預(yù)熱后的金屬料件進(jìn)行擠壓成型，制作成靶材， 其中，擠壓比為4~4.5,才齊壓溫度為150。C~300。C。所述擠壓比是指寺齊壓前的制品的總橫斷面積與擠壓后的制品的總橫斷面積之比。擠壓比直接影響了 制成的靶材的晶粒度和成形尺寸精度。將預(yù)熱后的金屬料件置于擠壓裝置(例 如鍛壓機(jī)、空氣錘或壓延機(jī))的擠壓模中進(jìn)行擠壓成型，擠壓模的形狀和尺 寸決定了產(chǎn)品的橫斷面。所述擠壓可以采用正向熱擠壓，即擠壓裝置的擠壓 方向與金屬料件的流動方向 一致，同時(shí)擠壓是在一定溫度下進(jìn)行。
通過合理控制擠壓溫度和設(shè)定合適的擠壓比，可以精確控制靶材的成形
尺寸精度。靶材的成形尺寸精度控制主要分為兩方面 一方面是產(chǎn)品尺寸精
度控制，另一方面是彎曲度精度控制。
通過步驟S22的擠壓成型工藝，可以精確地控制靶材的塑性變形，制作 出符合成形尺寸精度要求的靶材，并且實(shí)現(xiàn)降低靶材晶粒尺寸大小、細(xì)化晶 粒和降低靶材表面粗糙度的目的。所述制作成的靶材的產(chǎn)品尺寸精度可以控 制在0.1mm，彎曲度精度可以控制在《lmm。
接著^l行步驟S23，對所述靶材進(jìn)行熱處理，其中，所述熱處理的加熱溫 度為150。C 300。C,力p熱時(shí)間為30min 60min。所述熱處理可以包括將經(jīng) 擠壓成型后的靶材置于熱處理裝置(例如加熱爐)的腔室中，在所述熱處理 裝置的腔室中具有可控氣氛或保護(hù)氣氛，例如惰性氣體，靶材可以放置在能 均勻受熱的區(qū)域，例如腔室的幾何中心區(qū)域；將溫度提高至150。C 300。C， 并在所述溫度下保持30min 60min;對靶材進(jìn)行冷卻處理，使其回復(fù)至常溫。 其中，所述的冷卻處理可以采用空冷方式或水冷方式。
對靶材進(jìn)行熱處理的加熱溫度控制直接影響了靶材的晶粒度。在本實(shí)施 例中，所述熱處理工藝具體參數(shù)為加熱溫度為150。C 300。C,并在此溫度 下保溫30min 60min。加熱溫度過低，靶材中晶粒再結(jié)晶不充分；加熱溫度 過高，靶材中晶粒容易長大，尺寸會超范圍；保溫時(shí)間過短，靶材中晶粒受 熱不夠，再結(jié)晶不充分；保溫時(shí)間過長，靶材中晶粒容易長大，尺寸會超范 圍。在實(shí)際應(yīng)用中，可以在進(jìn)行熱處理之前預(yù)先設(shè)定上述各參數(shù)的具體數(shù)值，
7其中，所述加熱溫度和時(shí)間可以按照一定的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)刊-_沒定，例如150°C
*60min， 200。C *50min, 250。C *40min或300。C *30min等。
本實(shí)施例通過步驟S22的擠壓成型工藝對擠壓比的控制和步驟S23的熱
處理工藝對加熱溫度的控制，可以將耙材的晶粒度控制在< 500pm,并且可以
保證耙材在組織結(jié)構(gòu)上的均勻性。
對所述靶材進(jìn)行熱處理后，再經(jīng)過粗加工、精加工等工藝，最后可以將
所述熱處理后的把材加工成尺寸合格的濺射靶材產(chǎn)品。其中，粗加工是進(jìn)行
產(chǎn)品輪廓車削，精加工是進(jìn)行產(chǎn)品尺寸車削。
下面再結(jié)合一個實(shí)例對上述靶材的制作方法作進(jìn)一步的說明。
(1) 提供高純度鋁管，其純度一般為99.999%。
(2) 設(shè)定預(yù)熱溫度為500。C,保溫時(shí)間為60min,將高純度鋁管放入恒 溫爐的腔室中進(jìn)行預(yù)熱，改變鋁管內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，使得鋁管消除應(yīng)力并得 到軟化，提高其塑性。
(3 )設(shè)定擠壓比為4.5,擠壓溫度為200。C,將預(yù)熱后的鋁管裝入鍛壓機(jī) 的擠壓模中，采用正向熱擠壓進(jìn)行擠壓成型，制作成鋁靶材。
(4) i殳定加熱溫度為300。C,保溫時(shí)間為30min,將鋁耙材放入加熱爐 的腔室中進(jìn)行均勻加熱，以保證鋁耙材在組織結(jié)構(gòu)上的均勻性。
(5 )對鋁耙材進(jìn)行產(chǎn)品輪廓車削。
(6)對鋁靶材進(jìn)行產(chǎn)品尺寸車削。
透過上述各步驟，最終獲得符合濺射要求的鋁靶材，所述鋁靶材的產(chǎn)品 尺寸精度為O.lmm，彎曲度精度《lmm,晶粒度《500iim,特別適用于作為 太陽能靶材。
綜上所述，上述耙材的制作方法通過控制擠壓成型工藝的參數(shù)和熱處理 的參數(shù)，即對擠壓成型的擠壓比和熱處理的加熱溫度進(jìn)行控制，很好地控制 了靶材的晶粒度。另外，上述把材的制作方法通過控制擠壓成型工藝的參數(shù)，即對擠壓溫 度和擠壓比進(jìn)行控制，很好地解決了靶材的成形尺寸精度的控制。
雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種靶材的制作方法，其特征在于，包括提供金屬料件，所述金屬料件為鋁；對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型，制作成靶材，其中，所述擠壓成型的擠壓比為4～4.5；對所述靶材進(jìn)行熱處理，其中，所述熱處理的加熱溫度為150℃～300℃。
2. 如權(quán)利要求1所述的靶材的制作方法，還包括對所述金屬料件進(jìn)行擠壓 成型前，對所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理。
3. 如權(quán)利要求1所述的靶材的制作方法，其特征在于，所述預(yù)熱處理的加熱 溫度為400°C ~ 500°C。
4. 如權(quán)利要求3所述的靶材的制作方法，其特征在于，所述預(yù)熱處理的加熱 時(shí)間為60min 180min。
5. 如權(quán)利要求1所述的靶材的制作方法，其特征在于，所述擠壓為正向熱擠 壓。
6. 如權(quán)利要求1所述的靶材的制作方法，其特征在于，所述擠壓成型的擠壓 溫度為150°C~300°C。
7. 如權(quán)利要求1所述的靶材的制作方法，其特征在于，所述熱處理的加熱時(shí) 間為30min ~ 60min。
全文摘要
一種靶材的制作方法，包括提供金屬料件，所述金屬料件為鋁；對所述金屬料件進(jìn)行擠壓成型，制作成靶材，其中，所述擠壓成型的擠壓比為4～4.5；對所述靶材進(jìn)行熱處理，其中，所述熱處理的加熱溫度為150℃～300℃。所述靶材的制作方法通過控制擠壓成型工藝的擠壓比和熱處理工藝的加熱溫度，很好地控制了靶材的晶粒度。
文檔編號C22F1/04GK101684543SQ200910146669
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者慶 劉, 姚力軍, 杰 潘, 王學(xué)澤, 陳勇軍 申請人:寧波江豐電子材料有限公司