[发明专利]一种铜靶材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体溅射领域，特别涉及一种铜靶材的制备方法。

背景技术

磁控溅射是一种利用带电粒子轰击靶材，使靶材原子从表面逸出并均匀沉积在衬底上的基片镀膜工艺。磁控溅射以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好，以及优异的金属镀膜均匀性和可控性强等优势成为了最优异的基片镀膜工艺。磁控溅射被广泛地应用于如芯片制造、液晶显示器制造、太阳能电池制造等产业的镀膜工艺中。

如在液晶显示器（简称：LCD）液晶显示面板上的互联线制备工艺中，常采用铜靶材溅射在液晶显示面板表面形成一均匀的铜镀膜层。铜靶材溅射过程中，利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度的离子束流，轰击铜靶材表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使铜靶材表面的铜原子离开固体并沉积在液晶显示面板表面，形成铜镀膜层。

近年来，随着LCD的不断更新，LCD液晶显示面板面积越来越大，相应的LCD液晶显示面板的基底的镀膜面积也随之增大。而为得到良好的镀膜品质，与之相匹配的作为磁控溅射镀膜原料的靶材的面积也需要随之增大。

然而，目前由于一些诸如铜等材料硬度的局限性（常规的铜靶材硬度仅有40～60HV，较大的也仅为80HV左右）导致靶材面积无法增大；若面积过大（大于0.5m2），在磁控溅射过程中便容易产生形变，从而导致铜镀膜品质下降。另外，靶材的硬度又与基底上的成膜速率的控制力有关，在相同的离子束流条件下，基于硬度低的铜靶材的铜晶粒间的致密度低，相比于拥有更高致密度的硬度较大的铜靶材，低硬度铜靶材中的铜离子更容易被溅离靶材，对于溅离出靶材表面的铜原子的量更难控制，进而对于成膜速率的控制难度较大。相对的，硬度较大的靶材，更能有效的掌控成膜速率，以提高基底上所镀膜的均匀度。

因而，如何提高软金属靶材的硬度本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铜靶材的制备方法，相较于现有的铜靶材，采用本发明获得的铜靶材的硬度更大，在磁控溅射过程中可有效提高铜靶材的稳定性以及铜靶材镀膜工艺的成膜速率，从而提高铜镀膜质量。

本发明提供的一种铜靶材的制备方法，包括：

提供铜坯料；

采用热锻工艺将所述铜坯料进行致密化处理，形成第一铜靶材坯料；

轧制所述第一铜靶材坯料，使之厚度降低10～50%，形成第二铜靶材坯料；

将所述第二铜靶材坯料进行退火处理，形成铜靶材。

可选地，轧制所述第一铜靶材坯料包括多次轧制步骤，且每次轧制步骤后的第一铜靶材坯料的厚度降低2～10%。

可选地，轧制所述第一铜靶材坯料的工艺为500～1200吨轧制工艺。

可选地，所述热锻工艺包括：

将所述铜坯料在400～500℃条件下，保温预热20～50分钟，之后在18～20KJ的打击能量下持续锻打10～20下；

将经锻打后的铜坯料在300～400℃条件下保温加热1.5～3小时。

可选地，所述热锻工艺还包括步骤，在保温预热前，将所述铜坯料由室温逐渐加热至400～500℃。

可选地，热锻工艺之后，轧制之前还包括步骤：冷却第一铜靶材坯料。

可选地，所述退火处理包括：

将所述第二铜靶材坯料在300～400℃条件下持续加热30～60分钟，之后将所述第二铜靶材坯料自然冷却至室温。

可选地，在轧制所述第一铜靶材坯料前，先除去所述第一铜靶材坯料表面的氧化层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

铜坯料在经过所述热锻工艺后，原先铸态组织中粗大的柱状晶体被破碎为细晶粒，使得晶粒结构更为均匀，晶粒间的空隙总体积迅速减小，原先疏松的结构被压实成紧致结构，实现了铜坯料的致密化处理。而经过致密化处理获得的第一铜靶材坯料大大提高了坯料的塑性以及力学性能，为后续轧制工艺提供符合条件的铜靶材坯料。在经过轧制处理中，第一铜靶材坯料中晶粒进一步发生重排，晶粒之间的空隙进一步被压缩，进而使得第一铜靶材坯料的晶粒结构更为致密。在轧制所述第一铜靶材坯料，致使厚度降低10～50%后，经检验发现，制得的第二铜靶材坯料的硬度高达90～130HV。在之后的退火工艺中，可有效消除之前轧制过程中，充分释放在第二铜靶材坯料中形成的内应力，从而提高铜靶材的稳定性。