CN108202292B - 铝靶材制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝靶材的制作方法，首先形成铝板，对所述铝板进行喷砂，将喷砂后的铝板制作成铝靶材。由于金属铝具有延展性强且硬度低的特点，采用滚压的抛光方式易将杂质压入金属内部，使其难以去除。喷砂方式是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，由于砂粒对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度。因此采用喷砂方式可以有效避免抛光所带来的问题，从而提高形成铝靶材的洁净度。此外，相较于抛光方式，喷砂方式去除铝板表面氧化物及其杂质的速率较高，从而提高了生产效率。

Description

铝靶材制作方法
技术领域
本发明涉及靶材制造领域，尤其涉及一种铝靶材制作方法。
背景技术
物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)技术是半导体工业等多种行业的核心技术。它主要是利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体发生电离，利用电场加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。因此，所述靶材的纯度和洁净度至关重要。
一般制备靶材产品的方法包括：提供符合靶材性能的金属，例如高纯度铝(一般为99.999％)；对所述金属进行预热、挤压成型、粗加工和精加工等工艺，最后加工成尺寸合格的靶材产品。然而，所述挤压成型工艺、热处理等步骤容易使所述金属的洁净度降低，从而导致所形成的靶材性能下降。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种铝靶材的制作方法，以提高铝靶材的洁净度。
为解决上述问题，本发明提供一种铝靶材的制作方法，所述方法包括：形成铝板；对所述铝板进行喷砂；将喷砂后的铝板制作成铝靶材。
可选的，所述喷砂包括采用白刚玉做砂粒。
可选的，所述喷砂的喷砂压力在3千克/平方厘米～5千克/平方厘米的范围内。
可选的，在进行所述喷砂之后，所述制作方法还包括：将所述喷砂后的铝板置于异丙醇溶液或纯水中进行喷砂后清洗。
可选的，进行所述喷砂后清洗的过程中采用超声波振荡9分钟～11分钟。
可选的，将喷砂后的铝板制作成铝靶材的步骤中，所述制作方法还包括：将喷砂后的铝板制作成铝方片，对所述铝方片进行酸洗。
可选的，所述酸洗的步骤包括：将所述铝方片放入航空煤油中浸泡，进行第一清洗；第一清洗之后，将所述铝方片移至异丙醇溶液，进行第二清洗；第二清洗之后，通过酸液对所述铝方片进行第三清洗；通过纯水清洗所述铝方片，去除酸液残留；对所述铝方片进行真空干燥。
可选的，在进行所述酸洗的步骤中，将所述铝方片放置在滚筒中进行所述第一清洗、所述第二清洗及所述第三清洗；进行所述第一清洗及第二清洗的步骤中，所述滚筒保持静止；进行所述第三清洗的步骤中，使所述滚筒保持滚动。
可选的，在进行所述第一清洗、所述第二清洗及所述纯水清洗的步骤中，对所述铝方片进行超声波振荡。
可选的，在所述第一清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为10分钟～20分钟；在所述第二清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为5分钟～15分钟；在所述纯水清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为5分钟～10分钟。
可选的，所述酸液为硝酸与氢氟酸的混合酸，其中硝酸质量比为15％～20％，氢氟酸质量比为1％～3％；酸洗时间为3分钟～5分钟。
可选的，所述真空干燥的真空度为0.01帕斯卡～0.03帕斯卡，温度为60摄氏度～80摄氏度，干燥时间为50分钟～70分钟。
可选的，将酸洗后的铝方片放置于无尘室中进行清洗处理、干燥及包装。
可选的，所述清洗处理、干燥及包装的步骤包括：将所述铝方片置于异丙醇溶液中进行清洗处理；将清洗处理后的所述铝方片进行干燥；将干燥后的所述铝方片进行包装。
可选的，进行所述清洗处理时采用超声波振荡5分钟～15分钟。
可选的，所述干燥的步骤包括：将清洗处理后的所述铝方片置于真空干燥箱内，所述真空干燥的真空度为0.01帕斯卡～0.03帕斯卡，温度为60摄氏度～80摄氏度，干燥时间为50分钟～70分钟。
可选的，形成所述铝板的步骤包括：提供金属料件，所述金属料件为铝；对所述金属料件进行锻打，制作成铝锭；对所述铝锭进行压延，制作成所述铝板。
可选的，所述锻打的步骤包括：对所述金属料件进行锻打预热；对预热后的金属料件进行锻打成型，制作成铝锭；将所述铝锭进行冷却处理。
可选的，所述锻打预热的预定温度范围在250摄氏度～350摄氏度。
可选的，所述锻打变形量的范围在30％～60％。
可选的，所述冷却处理的方法为将所述铝锭在锻打成型后2分钟之内置于常温水中冷却。
可选的，所述压延的步骤包括：对所述铝锭进行粗轧，制作成粗轧铝板；将所述粗轧铝板进行精轧，制作成所述铝板。
可选的，所述粗轧的步骤包括：将所述铝锭用粗轧机压延至厚度为10mm至20mm的粗轧铝板，所述粗轧的每道次压下量小于10mm。
可选的，所述精轧的步骤包括：将所述粗轧铝板精轧至厚度为1.8mm至2.2mm的铝板，所述精轧的每道次压下量小于3mm。
可选的，在所述粗轧之后，在所述精轧之前，所述方法还包括，将所述粗轧铝板进行分切。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明方案中，首先形成铝板，对所述铝板进行喷砂，将喷砂后的铝板制作成铝靶材。由于金属铝具有延展性强且硬度低的特点，采用滚压的抛光方式易将杂质压入金属内部，使其难以去除。喷砂方式是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，由于砂粒对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度。因此采用喷砂方式可以有效避免抛光所带来的问题，从而提高形成铝靶材的洁净度。此外，相较于抛光方式，喷砂方式去除铝板表面氧化物及其杂质的速率较高，从而提高了生产效率。
可选方案中，通过所述喷砂的方式去除铝板表面的氧化层及表面附着物，所述喷砂采用的是白刚玉(AL2O3)粒度砂。由于铝板表面所形成的的氧化物绝大部分为AL2O3，因此采用白刚玉(AL2O3)粒度砂不会引入除铝以外的其他元素，从而提高所述铝靶材的洁净度。
可选方案中，将喷砂后的铝板制作成铝方片，对所述铝方片进行酸洗。首先，由于将铝板制作成了铝方片，使得酸洗的过程更易操作，提高了生产效率。其次，所述酸洗可以去除掉喷砂过程中形成的砂粒，通过AL2O3与酸液反应还可以进一步去除所述铝板表面的氧化物及杂质，从而得到高洁净度的铝靶材。
附图说明
图1是本发明铝靶材制作方法的流程示意图；
图2是图1所示实施例步骤S1的流程示意图；
图3是图2中步骤S12的流程示意图；
图4是本发明实施例中所述酸洗步骤的流程示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术形成靶材的过程中，采用滚压的抛光方式易将杂质压入金属内部，使其难以去除，从而降低了形成靶材的洁净度，导致所形成的靶材性能不良。
为解决所述技术问题，本发明提供一种铝靶材的制作方法，所述方法包括：形成铝板；对所述铝板进行喷砂；将喷砂后的铝板制作成铝靶材。
本发明首先形成铝板，对所述铝板进行喷砂，将喷砂后的铝板制作成铝靶材。由于金属铝具有延展性强且硬度低的特点，采用滚压的抛光方式易将杂质压入金属内部，使其难以去除。喷砂方式是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，由于砂粒对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度。因此采用喷砂方式可以有效避免抛光所带来的问题，从而提高形成铝靶材的洁净度。此外，相较于抛光方式，喷砂方式去除铝板表面氧化物及其杂质的速率较高，从而提高了生产效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图1，图1是本发明铝靶材的制作方法一实施例的的流程示意图，所述铝靶材的制作方法包括以下基本步骤：
步骤S1：形成铝板；
步骤S2：对所述铝板进行喷砂；
步骤S3：将喷砂后的铝板制作成铝靶材。
为了更好地说明本发明实施例的铝靶材的制作方法，下面将结合参考图2至图4，对本发明的具体实施例做进一步的描述。
参考图2，示出了图1所示实施例步骤S1的流程示意图。
形成所述铝板的方法包括：
步骤S11：提供金属料件，所述金属料件为铝。所述金属料件用于形成蒸发料。
所述金属料件可以是从金属锭中经切断后的一部分。金属料件的形状，根据应用环境、PVD设备的实际要求，可以为圆形、矩形、环形、圆锥形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一种。本实施例中，所述金属为铝；所述金属料件的纯度为99.999％。
步骤S12：对所述金属料件进行锻打，制作成铝锭。
参考图3，示出了图2中步骤S12的流程示意图。
所述锻打的步骤包括：
步骤S110：对所述金属料件进行锻打预热。通过预热处理，可以改变金属料件内部的组织结构，使得金属料件消除应力并得到软化，提高其塑性，为后续的锻打成型打下良好的基础。
所述预热处理包括：将金属料件置于热处理装置(例如恒温炉)的腔室中，所述热处理装置的腔室中具有保护气氛(例如惰性气体)，具体地，将所述金属料件放置在能均匀受热的区域，例如：将金属物料放置在腔室的几何中心区域；将腔室内的温度提高至预定温度，并在所述预定温度下保持一段时间实现预热。其中，预热处理的预定温度和时间可以根据实际需要预先设定；对金属料件进行冷却处理，使其回复至常温。
预定温度如果过高，会使金属料件产生加热缺陷，甚至造成废品。预定温度如果过低，会导致金属料件在变形时的塑性降低，本实施例中，所述锻打预热的温度范围在250摄氏度～350摄氏度。
步骤S120：对预热后的金属料件进行锻打成型，制作成铝锭。
通过锻打成型工艺，可以使得金属料件变形，制作出符合后续压延工艺要求尺寸的铝锭。
本实施例中，所述锻打变形量的范围在30％～60％。
步骤S130：将所述铝锭进行冷却处理。
本实施例中，所述冷却处理的方法为将所述铝锭在锻打成型后2分钟之内置于常温水中冷却。在本发明的其他实施中，也可以采用空冷、坑冷或炉冷的冷却方式。
继续参考图2，在锻打形成铝锭之后，执行步骤S13：对所述铝锭进行压延，制作成铝板。
通过压延工艺，可以精确地控制所述铝锭的塑性变形，制作出符合成形尺寸精度要求的铝板，并且实现降低金属材料晶粒尺寸大小、细化晶粒和降低金属表面粗糙度的目的。
所述压延的步骤包括：对所述铝锭进行粗轧，制作成粗轧铝板；对所述粗轧铝板进行精轧，制作成所述铝板。
具体的，所述粗轧的步骤包括：将所述铝锭用粗轧机压延至厚度为10mm至20mm的粗轧铝板，所述粗轧的每道次压下量小于10mm。
具体的，所述精轧的步骤包括：将所述粗轧铝板精轧至厚度为1.8mm至2.2mm的铝板，所述精轧的每道次压下量小于3mm。
本实施例中，在所述粗轧之后，在所述精轧之前，所述方法还包括：将所述粗轧铝板进行分切。
继续参考图1，步骤S2：对所述铝板进行喷砂。
由于金属铝具有延展性强且硬度低的特点，采用滚压的抛光方式易将杂质压入金属内部，使其难以去除。喷砂方式是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，由于砂粒对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度。因此采用喷砂方式可以有效避免抛光所带来的问题，从而提高形成铝靶材的洁净度。此外，相较于抛光方式，喷砂方式去除铝板表面氧化物及其杂质的速率较高，从而提高了生产效率。
本实施例中，所述喷砂采用的是压入式干喷砂。在本发明的其他实施中，所述喷砂采用的还可以是吸入式干喷砂。
所述喷砂采用的砂粒要求颗粒坚硬、有棱角、干燥、无泥土及其他杂质，例如白刚玉、玻璃砂、玻璃珠、不锈钢丸、钢砂、钢丸、黑刚玉、黑碳化硅、塑料砂、陶瓷砂或棕刚玉等。本实施例中，所述喷砂包括采用白刚玉(AL2O3)粒度砂做砂粒。具体的，采用46号白刚玉粒度砂做砂粒。由于铝板表面所形成的氧化物绝大部分为AL2O3，因此采用白刚玉(AL2O3)粒度砂不会引入除铝以外的其他元素，从而提高所述铝靶材的洁净度。
所述喷砂的气压范围由所选择的砂粒种类决定。本实施例中，所述喷砂的喷砂压力在3千克/平方厘米～5千克/平方厘米的范围内。
本实施例中，在进行所述喷砂之后，所述制作方法还包括：将所述喷砂后的铝板置于异丙醇溶液中进行喷砂后清洗。所述喷砂后清洗用于去除喷砂后铝板表面残留的砂粒。具体的，进行所述喷砂后清洗的过程中采用超声波振荡9分钟～11分钟。在本发明的其他实施例中，所述喷砂后清洗也可以采用其他清洗剂，例如纯水。
将喷砂后的铝板制作成铝方片，对所述铝方片进行酸洗。首先，由于将铝板制作成了铝方片，使得酸洗的过程更易操作，提高了生产效率。其次，所述酸洗可以去除掉喷砂过程中形成的砂粒，通过AL2O3与酸液反应还可以进一步去除所述铝板表面的氧化物及杂质，从而得到高洁净度的铝靶材。
需要说明的是，所述铝方片的形成方法包括：将喷砂后的铝板放入冲床模具中，通过冲压落料形成铝方片。本实施例中，制作成的所述铝靶材的规格为10mm×10mm，因此在冲压形成铝方片的步骤中，所述铝方片的规格为10mm×10mm。
参考图4，示出了本实施例中所述酸洗步骤的流程示意图。
步骤S210：将所述铝方片放入航空煤油中浸泡，进行第一清洗。所述第一清洗用于去除冲压落料过程中残留在铝方片上的油污。本发明的其他实施例中，也可以将所述铝方片放入洗洁精或纯水等清洗剂中浸泡。
需要说明的是，本实施例中，在进行所述酸洗的步骤中，将所述铝方片放置在滚筒中进行所述第一清洗，所述滚筒保持静止。在本发明其他实施例中，所述滚筒也可以保持滚动。
需要说明的是，本实施例中，在进行所述第一清洗的步骤中，对所述铝方片进行超声波振荡；进行超声波振荡的时间为10分钟～20分钟。
步骤S220：第一清洗之后，将所述铝方片移至异丙醇溶液，进行第二清洗。所述第二清洗用于去除所述第一清洗过程中残留在所述铝方片上的所述航空煤油。本发明的其他实施例中，也可以采用酒精等清洗剂去除所述航空煤油。
需要说明的是，本实施例中，在进行所述酸洗的步骤中，将所述铝方片放置在滚筒中进行所述第二清洗，所述滚筒保持静止。在本发明其他实施例中，所述滚筒也可以保持滚动。
需要说明的是，本实施例中，在进行所述第二清洗的步骤中，对所述铝方片进行超声波振荡；进行超声波振荡的时间为5分钟～15分钟。
步骤S230：第二清洗之后，通过酸液对所述铝方片进行第三清洗。所述第三清洗用于进一步去除所述铝方片表面氧化物及其他杂质。本实施例中，所述酸液为硝酸与氢氟酸的混合酸，其中硝酸质量比为15％～20％，氢氟酸质量比为1％～3％；酸洗时间为3分钟～5分钟。在本发明的其他实施例中，也可以采用稀硫酸等酸液。
需要说明的是，本实施例中，在进行所述酸洗的步骤中，将所述铝方片放置在滚筒中进行所述第三清洗，使所述滚筒保持滚动。
步骤S240：通过纯水清洗所述铝方片，去除酸液残留。
在进行所述纯水清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为5分钟～10分钟。
步骤S250：对所述铝方片进行真空干燥。本实施例中，所述真空干燥的真空度为0.01帕斯卡～0.03帕斯卡，温度为60摄氏度～80摄氏度，干燥时间为50分钟～70分钟。
本实施例中，在对所述铝方片进行酸洗之后，所述方法还包括将所述铝方片放置于无尘室中进行清洗处理、干燥及包装。因此更进一步去除所述铝方片表面的杂质，从而得到高洁净度的铝靶材。
所述清洗处理、干燥及包装的步骤包括：将所述铝方片置于异丙醇溶液中进行清洗处理。具体的，进行所述清洗处理时采用超声波振荡5分钟～15分钟。
将清洗处理后的所述铝方片进行干燥。所述干燥的步骤包括：将清洗处理后的所述铝方片置于真空干燥箱内，所述真空干燥箱的真空度为0.01帕斯卡～0.03帕斯卡，温度为60摄氏度～80摄氏度，干燥时间为50分钟～70分钟。
将干燥后的所述铝方片进行包装。具体的，所述包装包括真空膜包装或瓶装。
综上所述，本发明方案中，首先形成铝板，对所述铝板进行喷砂，将喷砂后的铝板制作成铝靶材。由于金属铝具有延展性强且硬度低的特点，采用滚压的抛光方式易将杂质压入金属内部，使其难以去除。喷砂方式是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，由于砂粒对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度。因此采用喷砂方式可以有效避免抛光所带来的问题，从而提高形成铝靶材的洁净度。此外，相较于抛光方式，喷砂方式去除铝板表面氧化物及其杂质的速率较高，从而提高了生产效率。
其次，通过所述喷砂的方式去除铝板表面的氧化层及表面附着物，所述喷砂采用的是白刚玉(AL2O3)粒度砂。由于铝板表面所形成的的氧化物绝大部分为AL2O3，因此采用白刚玉(AL2O3)粒度砂不会引入除铝以外的其他元素，从而提高所述铝靶材的洁净度。
再次，将喷砂后的铝板制作成铝方片，对所述铝方片进行酸洗。首先，由于将铝板制作成了铝方片，使得酸洗的过程更易操作，提高了生产效率。其次，所述酸洗可以去除掉喷砂过程中形成的砂粒，通过AL2O3与酸液反应还可以进一步去除所述铝板表面的氧化物及杂质，从而得到高洁净度的铝靶材。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种铝靶材的制作方法，其特征在于，包括：
形成铝板；形成所述铝板的步骤包括：提供金属料件，所述金属料件为铝；对所述金属料件进行锻打，制作成铝锭；对所述铝锭进行压延，制作成所述铝板；
对所述铝板进行喷砂；所述喷砂采用的是白刚玉粒度砂；所述喷砂的喷砂压力在3千克/平方厘米～5千克/平方厘米的范围内；
将喷砂后的铝板制作成铝靶材；
将喷砂后的铝板制作成铝靶材的步骤中，所述制作方法还包括：将喷砂后的铝板放入冲床模具中，通过冲压落料形成铝方片，对所述铝方片进行酸洗；
所述酸洗的步骤包括：
将所述铝方片放入航空煤油中浸泡，进行第一清洗；
第一清洗之后，将所述铝方片移至异丙醇溶液，进行第二清洗；
第二清洗之后，通过酸液对所述铝方片进行第三清洗；
通过纯水清洗所述铝方片，去除酸液残留；
对所述铝方片进行真空干燥，得到铝靶材；
所述酸液为硝酸与氢氟酸的混合酸，其中硝酸质量比为15％～20％，氢氟酸质量比为1％～3％；酸洗时间为3分钟～5分钟。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在进行所述喷砂之后，所述制作方法还包括：将所述喷砂后的铝板置于异丙醇溶液或纯水中进行喷砂后清洗。
3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，进行所述喷砂后清洗的过程中采用超声波振荡9分钟～11分钟。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在进行所述酸洗的步骤中，将所述铝方片放置在滚筒中进行所述第一清洗、所述第二清洗及所述第三清洗；进行所述第一清洗及第二清洗的步骤中，所述滚筒保持静止；进行所述第三清洗的步骤中，使所述滚筒保持滚动。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在进行所述第一清洗、所述第二清洗及所述纯水清洗的步骤中，对所述铝方片进行超声波振荡。
6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述第一清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为10分钟～20分钟；在所述第二清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为5分钟～15分钟；在所述纯水清洗的步骤中，进行超声波振荡的时间为5分钟～10分钟。
7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述真空干燥的真空度为0.01帕斯卡～0.03帕斯卡，温度为60摄氏度～80摄氏度，干燥时间为50分钟～70分钟。
8.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，将酸洗后的铝方片放置于无尘室中进行清洗处理、干燥及包装。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述清洗处理、干燥及包装的步骤包括：
将所述铝方片置于异丙醇溶液中进行清洗处理；
将清洗处理后的所述铝方片进行干燥；
将干燥后的所述铝方片进行包装。
10.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，进行所述清洗处理时采用超声波振荡5分钟～15分钟。
11.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述干燥的步骤包括：将清洗处理后的所述铝方片置于真空干燥箱内，所述真空干燥箱的真空度为0.01帕斯卡～0.03帕斯卡，温度为60摄氏度～80摄氏度，干燥时间为50分钟～70分钟。
12.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述锻打的步骤包括：
对所述金属料件进行锻打预热；
对预热后的金属料件进行锻打成型，制作成铝锭；
将所述铝锭进行冷却处理。
13.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述锻打预热的预定温度范围在250摄氏度～350摄氏度。
14.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述锻打变形量的范围在30％～60％。
15.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述冷却处理的方法为将所述铝锭在锻打成型后2分钟之内置于常温水中冷却。
16.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述压延的步骤包括：对所述铝锭进行粗轧，制作成粗轧铝板；将所述粗轧铝板进行精轧，制作成所述铝板。
17.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于，所述粗轧的步骤包括：将所述铝锭用粗轧机压延至厚度为10mm至20mm的粗轧铝板，所述粗轧的每道次压下量小于10mm。
18.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于，所述精轧的步骤包括：将所述粗轧铝板精轧至厚度为1.8mm至2.2mm的铝板，所述精轧的每道次压下量小于3mm。
19.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于，在所述粗轧之后，在所述精轧之前，所述方法还包括，将所述粗轧铝板进行分切。
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