[发明专利]一种钛靶材的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于靶材加工工艺技术领域，具体涉及一种钛靶材的制造方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)被广泛地应用在光学、电子、信息等高端产业中，例如：集成电路、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、工业玻璃、照相机镜头、信息存储、船舶、化工等。PVD中使用的金属靶材组件则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。钛(Ti)靶材是一种比较典型的金属靶材，由于钛靶材的抗腐蚀性能好，电磁屏蔽性能好，并可以作为能源材料使用等重要的特性，故被广泛地应用在PVD中。例如：钛可以用在其他金属表面作为装饰和保护镀层使用，可以通过对钛靶材进行真空溅射的方式产生。因此，钛靶材的内部结构、晶粒的尺寸是决定最终获得的钛靶材组件是否能够满足半导体溅射需求的关键因素。

而现有技术中，将高纯的钛锭进行塑性变形以达到制造半导体用高纯钛靶材的加工工艺涉及较少且不完善，因此，锻造生产出来的钛靶材已难以满足目前产品的生产需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛靶材的制造方法，能够满足半导体用高纯钛靶材的要求。

本发明所采用的技术方案是：一种钛靶材的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：选取钛原料，采用大气熔炼或真空熔炼的方法将钛原料熔融，并将熔汤浇铸，浇铸后的熔汤冷却形成铸锭坯料；

步骤2：将步骤1浇铸所形成的铸锭坯料立即进行第一热处理，第一热处理的温度为450～650℃，保温时间0.5～2.5h，然后将保温热处理后的铸锭坯料进行热轧延或者空气锤锻打，形成第一钛坯；

步骤3：对步骤2中形成的第一钛坯进行第二热处理，第二热处理的温度为350～550℃，保温时间为1～3h，然后将保温热处理后的第一钛坯进行热轧延或者空气锤锻打，形成第二钛坯；

步骤4：对步骤3得到的第二钛坯冷却到室温后，在室温的环境下对第二钛坯进行冷轧延，形成冷轧坯；

步骤5：将步骤4冷轧所形成的冷轧坯做退火热处理，退火热处理温度为300～700℃，时间为1～5h，得到晶粒细小且均匀的钛靶坯，之后通过机床加工即得钛靶材。

本发明的特点还在于，

步骤1中选取的钛原料的纯度为4N5或者5N。

步骤1中选取的钛原料为钛粉、钛粒或钛锭中的一种。

步骤1中采用大气熔炼或真空熔炼的熔融温度为600～800℃。

步骤5中退火热处理的温度为400～600℃。

本发明的有益效果是：本发明一种钛靶材的制造方法，通过多次热处理，使得钛坯中的元素产生固态扩散，来减轻化学成分分布的不均匀性，减少靶材坯料的分层现象，缩小晶粒尺寸；同时可消除残余应力，稳定尺寸，减低硬度和脆性，增加其可塑性，减少变形与裂纹倾向。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种钛靶材的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：选取纯度为4N5或者5N的钛原料(钛粉、钛粒或钛锭)，采用大气熔炼或真空熔炼的方法将钛原料熔融，温度600～800℃，并将熔汤浇铸，浇铸后的熔汤冷却形成铸锭坯料；

步骤2：将步骤1浇铸所形成的铸锭坯料立即进行第一热处理，第一热处理的温度为450～650℃，保温时间0.5～2.5h，然后将保温热处理后的铸锭坯料进行热轧延或者空气锤锻打，形成第一钛坯；

步骤3：对步骤2中形成的第一钛坯进行第二热处理，第二热处理的温度为350～550℃，保温时间为1～3h，然后将保温热处理后的第一钛坯进行热轧延或者空气锤锻打，形成第二钛坯；

步骤4：对步骤3得到的第二钛坯冷却到室温后，在室温的环境下对第二钛坯进行冷轧延，形成冷轧坯；

步骤5：将步骤4冷轧所形成的冷轧坯做退火热处理，退火热处理温度为300～700℃，时间为1～5h，得到晶粒细小且均匀的钛靶坯，之后通过机床加工即得钛靶材。

通过上述方式，本发明一种钛靶材的制造方法，通过多次热处理，使得钛坯中的元素产生固态扩散，来减轻化学成分分布的不均匀性，减少靶材坯料的分层现象，缩小晶粒尺寸；同时可消除残余应力，稳定尺寸，减低硬度和脆性，增加其可塑性，减少变形与裂纹倾向。

实施例1