[发明专利]一种旋转靶材的制备方法

说明书

本发明公开一种旋转靶材的制备方法，涉及靶材制备领域。本发明所述一种旋转靶材的制备方法，包括如下步骤：(1)将背管放入涂有脱模剂的模具中，密封后将模具放入到炉膛中，排除空气后对炉膛进行加热保温；(2)将金属锭子加热熔化后，沿着模具上的浇注口管道注入到模具中，保温一段时间后，关闭加热电源，冷却至金属熔点以下20‑30℃，依次自下而上冷却，直至完全冷却至室温；(3)打开模具，将靶材取出后进行加工，得到所述旋转靶材。

技术领域

本发明涉及靶材制备领域，尤其是一种旋转靶材的制备方法。

背景技术

金属铟具有延展性好，可塑性强，熔点低，沸点高，低电阻，抗腐蚀等优良特性，且具有较好的光渗透性和导电性，被广泛应用于宇航、无线电和电子工业、医疗、国防、高新技术、能源等领域。

专利CN108165936A介绍了大尺寸铟平面靶材的制备方法，专利CN 111809152A介绍了铟锡合金平面靶材的制备方法。两者均只给出铟、铟锡合金平面靶材的制备方法，然而平面靶材的利用率最高也只能达到40％左右。靶材是磁控溅射过程中的基本耗材，不仅使用量大，而且靶材利用率的高低对工艺过程及生产周期起着至关重要的作用，虽然目前靶材可以回收再利用，但是其仍然对企业成本控制上以及提高企业产品竞争力有很大的影响，因此想方设法提高靶材利用率是必然的。对此国内外很多厂商也做出了很多改进的措施。后来，人们设计了使用效率更高的旋转阴极，用管状的靶材进行溅射镀膜，从而提高了靶材的利用率，可达到80％以上。目前，并无相关铟、铟锡合金大尺寸旋转靶材的制备工艺报道，同时也为了提高合金靶材的利用率，本发明给出了一种旋转靶材的制备方法。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种旋转靶材的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种旋转靶材的制备方法，包括如下步骤：

(1)将背管放入涂有脱模剂的模具中，密封后将模具放入到炉膛中，排除空气后对炉膛进行加热保温；

(2)将金属锭子加热熔化后，沿着模具上的浇注口管道注入到模具中，保温一段时间后，关闭加热电源，冷却至金属熔点以下20-30℃，依次自下而上冷却，直至完全冷却至室温；

(3)打开模具，将靶材取出后进行加工，得到所述旋转靶材；

其中，所述步骤(1)中，模具为环形状，模具的上下管中心位置具有固定圆弧凸起，模具底座设置一个加热盘；背管外壁与模具内部间有的间隙；炉膛自下而上每间隔20-30cm设置加热区，加热区通过加热线圈加热，每个加热区设定一个热电偶。

本发明提供了一种旋转靶材的制备方法，本发明采用镍铝打底层的不锈钢背管，其他背管均可以采用，采用特定的设计模具，得到的旋转靶材致密，致密度大于99％，焊合率达到95％以上，晶粒尺寸分布均匀，且平均晶粒尺寸小于800微米，靶材氧含量小于200ppm。本申请使用的模具为环形状，依次镶嵌在加热炉膛内，更有利于达到受热均匀；加热炉膛自下而上为每间隔20～30cm设定一个热电偶，以达到精确控制炉膛内各阶段温度；本发明的模具底座设定一个特别的加热盘，使得底部液体物料缓慢冷却，有效防止气孔的出现。

优选地，所述步骤(1)中，背管的表面粗糙度为8-15μm，背管喷砂层的圆跳动检测值＜0.8mm，背管的真空密封性检测值＜1×10^-7SCCS，背管其中一侧密封完全。真空密封性的检测是为确保后续正常溅射，圆跳动为了确保背管的水平性，也保证旋转靶材厚度的一致性，进一步防止后续溅射时靶材表面出现不均现象，以确保溅射镀膜的均匀性和质量。

进一步优选地，所述步骤(1)中，背管的表面粗糙度为12μm，背管距离端部一侧8-15cm处的内壁，用圆片焊接密封完全，使得逐级冷却后，最终所形成的缩孔在密封顶端处。背管的表面粗糙度12μm，此时涂层和背管的结合强度最好，防止溅射时靶材脱落。