[发明专利]溅射靶及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及溅射靶，如钽和钽合金溅射靶，及其制造方法。

背景技术

在溅射靶应用领域，溅射靶组件通常包括溅射靶和衬板(backing plate)。例如，金属靶或金属靶坯(如钽、钛、铝、铜、钴、钨、铪等)粘接到衬板上。衬板可以是如衬板法兰组件如铜、铝或其合金。晶粒尺寸和晶粒相对于溅射平面的结晶取向是可能影响给定溅射靶组件的溅射性能的因素之一。通过结合使用机械变形和退火同时获得了理想的晶粒尺寸和晶体织构(crystallographic texture)。

在钽中形成理想金相结构的现有方法包括通过例如锻造、轧制、挤压及其组合引起机械变形。形成钽溅射靶的现有方法依赖于各机械变形步骤之间的多次退火步骤，来使晶粒再结晶以制造均匀精细的晶粒微结构，该结构具有平行于溅射靶平面的(111)或(100)结晶平面。

例如，Michaluk等人在美国专利US6348113中描述了各种实施方式，其中，在一个实施方式中，钽金属以90度横轧(cross-rolling)，并使用矩形板通过切割来制造圆形溅射靶盘。

Segal(美国公开专利申请US2002/0153071A1)涉及制造FCC金属的方法。Jepson(美国公开专利申请US2002/0112789A1)、Hormann等人(美国专利US4884746)、Turner(美国公开专利申请US2002/0125128A1)、Zhang(美国专利US6193821)和Broussoux等人(美国专利US5615465)涉及制造用于溅射靶和其它用途的钽板，其中通过各种方法产生矩形板，然后从该板上切割圆形盘。该方法非常浪费昂贵的钽材料。

Koenigsmann等人(美国公开专利申请US2003/0089429)涉及通过粉末冶金方法生产钽溅射靶。Shah等人(美国公开专利申请US2002/0063056A1)涉及使用润滑模具并以正交方向轧制来生产具有强(100)织构的钽溅射靶。Segal(美国专利US6238494B1)和Shah等人(美国专利US6348139B1)涉及生产具有强(100)织构的圆形钽板。在该方法中，通过结合锻造铸锭和轧制来制造圆形钽板。据他们报道，在锻造过程中需要润滑模具，并使用尽可能低的再结晶温度来生产具有强(100)织构和合适晶粒尺寸及均匀晶体织构的钽靶。

在所有这些方法中，钽变形步骤被退火步骤所打断，以使钽再结晶从而降低金属中的塑性应变，避免破裂，同时消除金属的加工硬化，使得金属更易于加工。

此外，所有这些方法均显示出通过锻造和轧制操作将圆柱形铸锭变成矩形或方形，然后将矩形或方形板切割成圆形以制造圆形溅射靶。从圆形铸锭形状变为矩形并变回到圆形是非常没有效率的，也很浪费材料。

发明内容

因此，本发明的一个特征是提供一种制造金属制品如溅射靶的方法，该制品经受热机械加工，并优选在加工过程结束时仅退火一次，或者退火两次，其中在金属加工过程的中间进行中间退火并在金属加工结束时退火一次。

本发明另一个特征是，提供一种形成圆形制品如溅射靶，同时在整个形成过程中保持圆形形状的方法。

本发明再一个特征是提供一种金属制品，如溅射靶，其具有非常强的晶体织构，如强的(111)晶体织构。

本发明的其它特征和优点将部分地在接下来的说明书中阐述，并将部分地由说明书变得显而易见，或可通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点将借助于说明书和所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现并达到。

为了获得这些和其它优点，根据本发明的目的，正如具体且广泛地在此说明的那样，本发明涉及一种加工金属的方法，包括用至少两个轧制道次对金属板进行脉冲轧制(clock rolling)，直到获得理想的金属板厚度以形成轧板(rolled plate)。优选地，该金属为BCC金属，更优选为钽或铌或其合金。

本发明进一步涉及制造圆形金属制品的方法，包括加工具有圆柱形形状的金属铸锭，使得在整个加工过程中维持圆柱形形状。

本发明的方法对于形成溅射靶特别有用。

同时，本发明涉及由本发明的一种或多种方法形成的金属，如钽金属或铌金属。

此外，本发明涉及在退火前施加约3.0或更大的真实应变所形成的溅射靶，如钽或铌溅射靶。

应当理解，上述总的说明和下面详细的说明都是示范性的并且仅仅是示范性的，用来对所要求的本发明提供进一步的解释。