[发明专利]一种溅射镀膜用金靶材的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溅射镀膜用金靶材的生产方法，属于半导体技术领域。

背景技术

溅射镀膜用金靶材在溅射过程中，靶材的晶粒大小严重影响镀膜品质，其表现在：靶材晶粒尺寸越小，薄膜沉积速率越快，薄膜均匀性越好，Arcing越少，薄膜表面Particle越少。

现有金靶材的生产采用感应炉熔炼生产，浇注凝固成锭后通过塑性加工变形及热处理得到合适晶粒，机加工至成品图面，行业内金靶材晶粒大小为100μm（参见图3），可满足薄膜均匀性<5%。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种小晶粒尺寸的溅射镀膜用金靶材的生产方法，可以得到薄膜均匀性的小晶粒靶材，可进一步提升薄膜均匀性<3%。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的溅射镀膜用金靶材的生产方法，包括以下几个步骤：

（1）铸锭：

将原材料放在感应炉中熔炼，使原材料完全熔化形成液体，对所述液体进行快速浇注形成金铸锭，快速浇注的温度为1100～1300^°C，金铸锭安装在石墨浇注底板上；

（2）凝固：

在金铸锭的外围放置石墨注模，然后烘烤石墨注模，使石墨注模的温度为100～500℃，并在石墨浇注底板下放置耐热棉；

（3）将烘烤后的石墨注模抬起至金铸锭的中下部，维持60～120S，然后进行锻造加工，即形成金靶材。

步骤（1）中，所述快速浇注的时间为15～45S。

本发明通过提高浇注温度，降低烘烤石墨注模温度，其是为了浇注时铸锭快速冷却，增加形核数量；快速浇注，其目的是为了铸锭快速冷却，并形成自然对流，使凝固初期强度比较低的初生枝晶熔断并破碎成很小的晶粒，并作为形核质点，增加形核数量，从而达到组织细化的目的；在石墨浇注底板下放置耐热棉，铸锭凝固后，将石墨注模抬起至金铸锭中下部维持60～120S，由于石墨导热系数大于空气，经多次试验，60～120S维持金铸锭上部散热，石墨浇注底板下放置耐热棉保温，可使铸锭上下温度一致，达到均匀化晶粒细化目的。

附图说明

图1为本发明一实施例；

图2为图1的俯视图；

图3为行业内金靶材晶粒图片，晶粒大小为150μm。

图4为采用本发明的方法生产的金靶材晶粒图片，晶粒大小为40μm。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

金属熔体的凝固过程，即铸锭的形成过程，包括金属熔体与周围介质的传热过程；金属熔体形核、长大和结晶组织的形成过程。而传热过程参数（凝固时间、速度、凝固方式），对金属的形核、长大行为，有着决定性的影响，从而最终影响铸锭的初始晶粒大小。

晶粒细化关键在于增加结晶晶核，一般可采用：凝固控制、塑性变形（锻造、延压）、热处理等处理方式。

参见图1和图2，本发明的溅射镀膜用金靶材的生产方法，包括以下几个步骤：

（1）铸锭：

将原材料放在感应炉中熔炼，使原材料完全熔化形成液体后持续满功率加载，对液体进行快速浇注形成金铸锭3，快速浇注的温度为1300℃，快速浇注的时间为45S，然后将金铸锭3安装在石墨浇注底板2上。

（2）凝固：

在金铸锭3的外围放置石墨注模4，熔炼同时，烘烤石墨注模4，并在石墨浇注底板2下放置耐热棉1，烘烤石墨注模4的温度为500℃。

（3）将石墨注模4抬起至金铸锭3的中下部，维持120S，然后进行锻造加工，即形成金靶材。

参见图4，实践证明，本发明能使金靶材晶粒控制在40μm。

本发明通过提高浇注温度，降低烘烤石墨注模4温度，其是为了浇注时铸锭快速冷却，增加形核数量；快速浇注，其目的是为了铸锭快速冷却，并形成自然对流，使凝固初期强度比较低的初生枝晶熔断并破碎成很小的晶粒，并作为形核质点，增加形核数量，从而达到组织细化的目的；在石墨浇注底板2下放置耐热棉1，铸锭凝固后，将石墨注模4抬起至金铸锭3中下部维持60～120S，由于石墨导热系数大于空气，经多次试验，60～120S维持金铸锭3上部散热，石墨浇注底板2下放置耐热棉1保温，可使铸锭上下温度一致，达到均匀化晶粒细化目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。