CN103726024B - 一种溅射镀膜用金靶材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溅射镀膜用金靶材的生产方法,包括以下几个步骤:(1)将原材料放在感应炉中熔炼,使原材料完全熔化形成液体,对液体进行快速浇注形成金铸锭,金铸锭安装在石墨浇注底板上;(2)在金铸锭的外围放置石墨注模,然后烘烤石墨注模,并在石墨浇注底板下放置耐热棉;(3)将烘烤后的所述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。本发明通过浇铸工艺,提高浇注温度,降低烘烤石墨注模温度,快速浇注,增加了形核数量;在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,平均尺寸小于50um,晶粒标准偏差<30um。
Description
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。
Claims (1)
1.一种溅射镀膜用金靶材的生产方法,其特征在于,包括以下几个步骤:
(1)铸锭:
将原材料放在感应炉中熔炼,使所述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(3),快速浇注的温度为1100~1300℃,所述金铸锭(3)安装在石墨浇注底板(2)上;
(2)凝固:
在所述金铸锭(3)的外围放置石墨注模(4),然后烘烤所述石墨注模(4),使所述石墨注模(4)的温度为100~500℃,并在所述石墨浇注底板(2)下放置耐热棉(1);
(3)将烘烤后的所述石墨注模(4)抬起至金铸锭(3)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。
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