CN111378943A - 靶材合金背板的制作方法 - Google Patents
靶材合金背板的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111378943A CN111378943A CN201811643535.5A CN201811643535A CN111378943A CN 111378943 A CN111378943 A CN 111378943A CN 201811643535 A CN201811643535 A CN 201811643535A CN 111378943 A CN111378943 A CN 111378943A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- protective gas
- alloy
- melting
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
- B22D27/13—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
一种靶材合金背板的制作方法,包括:向熔炼设备内通入保护气体,所述保护气体压强为1标准大气压到50标准大气压;对所述熔炼设备中的第一金属进行熔化。通过向熔炼设备中通入保护气体,避免设备中含有杂质,减少待熔炼金属溶化后内部的杂质;所述保护气体的压强在1个标准大气压到50个标准大气压,能够减小液面波动情况,所述金属熔液的内部流动性增强及表面波动减小不仅可以加速金属熔液内部的夹杂物质的溢出,还有效的消除所述熔炼金属熔液内部的气体杂质,更可以减小表面液体上浮渣的卷入,使得所制作出的合金锭内部缺陷减小。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,特别涉及一种靶材合金背板的制作方法。
背景技术
磁控溅射是电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩原子和电子,电子飞向基片,氩离子在电场的作用下加速轰击溅射基台上的靶材组件上的靶材,溅射出大量的靶材原子,呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基板上成膜,而最终达到对基板表面镀膜的目的。
靶材是由符合溅射性能的靶坯、与靶坯焊接连接的背板构成。背板在靶材中起支撑作用,并具有传导热量的功效。
大规模集成电路磁控溅射过程,需要使用强度较高、导热、导电性高的铜材料作为背板材料,安装在溅射机台上,在高真空、磁场、电场作用下靶材可以有效进行溅射。现有熔炼技术中的合金在熔融过程中,由于熔融过程中金属流动性有限,所制造出的合金的内部存在杂质气体夹杂现象,使得制造出的背板合金材料不能满足背板材料的要求。
因此,急需一种制作方法使得所制作出来的合金材料的内部缺陷减小。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中所制造出的背板材料存在内部缺陷。
为解决上述问题,本发明提供一种靶材合金背板的制作方法,包括向熔炼设备内通入保护气体,所述保护气体压强为1标准大气压到50标准大气压;对所述熔炼设备中的第一金属进行熔化。
可选的,所述保护气体为惰性气体或氮气。
可选的,所述保护气体压强为5标准大气压。
可选的,所述第一金属为铜或铝。
可选的,熔化第一金属的温度为1090℃-1110℃。
可选的,对所述熔炼设备中的第一金属进行熔化之后,还包括:向熔化后的第一金属中加入第二金属,形成合金熔液。
可选的,所述第二金属的熔点低于所述第一金属的熔点。
可选的,所述第二金属为锌或锡。
可选的,向熔化后的第一金属中加入第二金属时,进行搅拌工艺;搅拌后静置并保温20min-30min。
可选的,形成合金熔液之后,还包括:将所述合金熔液在所述保护气体下进行浇铸工艺,形成合金锭。
可选的,浇铸工艺中,包括:提供浇道,将所述合金熔液倾入浇道。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
通过向熔炼设备中通入保护气体,减小待熔炼金属内部的杂质,所述保护气体的压强在1个标准大气压到50个标准大气压时能够使得所述熔炼金属内部流动性能得到增强,从而可以加速金属熔液内部的夹杂物质的溢出,同时可以更有效的消除所述熔炼金属熔液内部的气体杂质,使得所制作出的合金锭内部缺陷减小。
进一步,在浇铸工艺中,会因表面液体波动情况将表面浮渣或氧化皮卷入液体内部而表现出冷凝后的夹杂缺陷问题,在浇筑过程中采用1个标准大气压到50个标准大气压的保护气体能够减小表面液体波动,从而大大降低了卷入浮渣或氧化皮的概率,从而大大减小内部缺陷。
附图说明
图1是一实施例提供的熔化金属过程示意图;
图2是一实施例提供的铸造过程示意图;
图3是一实施例提供的合金锭示意图。
具体实施方式
目前,制作合金的过程中,首先将待熔炼的金属进行熔化,使金属进行熔融,然后进行浇铸以形成合金锭,从而继续加工成为合金背板。
经发明人分析研究发现,对上述过程所制作出的合金材料中,所熔炼的金属在熔融状态下的铸造过程中铸造流动性有限且内部冷凝过程中容易出现缩孔及偏析,导致铸锭表面质量较差,内部存在一定的缺陷。
经发明人分析研究发现,在熔炼过程中通入保护气体可以减小所述熔炼金属内部的杂质并改善表面情况,所述保护气体的压强在1个标准大气压到50个标准大气压,所述保护气体的通入使得所述熔炼金属内部液体流动性能得到增强,从而可以加速金属熔液内部的夹杂物质的溢出,也有效的消除所述熔炼金属熔液内部的气体杂质,同时可以减小金属液体表面的波动情况,有效防止所述金属熔液内部被卷入表面浮渣或氧化皮的情况,使得所制作出的合金锭内部缺陷减小。
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。
图1是一实施例提供的熔化金属过程示意图。
参考图1,提供熔炼设备100、保护气体10,向所述熔炼设备100内通入保护气体10,所述保护气体10的压强为1标准大气压到50标准大气压;对所述熔炼设备100中的第一金属熔化。
需要说明的是,在熔化的过程中,所述金属内部体系的能量表现为动能和势能的总和,势能是位置的函数,动能取决于粒子的运动速度;原子的位置与运动速度都直接受温度变化的影响,所以体系的结构随温度变化时,所述体系内的能量也将发生相应的变化。当温度逐渐升高,金属内部原子的能量成线性增加,当温度达到某一值时,金属的原子能量突然增大,证明温度达到金属的熔点,在升温过程中,体系内的晶态性质逐渐减小,逐渐表现为液态性质,表示所述金属不断在熔化;所以熔化过程中,粒子运动速度越快,内部熔化速度越快。
本实施例中,当升温过程中,在所述熔炼设备100内充入所述保护气体10,在所述保护气体10的压强作用下,具体的,所述保护气体10的压强为1个标准大气压到50个标准大气压,在高压气体的推动作用下,内部粒子运动速度加快,所述第一金属熔化速度加快,提升了制作工艺的效率;进一步,所述保护气体10的压强作用下,加速了熔化后所述第一金属熔液内部的夹杂物质的溢出,也对所述第一金属熔液内部的杂质气体起到更好的消除作用,减少了熔液内部杂质物质与杂质气体;同时,使得表面浮渣及氧化皮的卷入概率大大降低,保证了铸锭的内部缺陷的有效去除。
需要说明的是,当所述保护气体10的压强小于或等于1个标准大气压时,通入所述熔炼设备100内的保护气体10时,所述熔炼设备100内的压强与外界相比更小或相同,不能起到加快内部金属熔化的作用,也不能提高金属熔液内部的流动性,无法起到消除缺陷的作用;当所述保护气体10的压强大于50个标准大气压时,在使用过程中,过大的压强会使得所制作出的合金内部结构发生改变,造成其他铸造缺陷,并且,所述熔炼设备100无法承受过大的压强。
本实施例中,所述保护气体10为惰性气体,具体是氩气,充入的氩气的压强为5标准大气压。
在其他实施例中,所述保护气体10的压强为10标准大气压。
在其他实施例中,所述保护气体10的压强为50标准大气压。
在其他实施例中,所述保护气体10是1个标准大气压到50个标准大气压的氮气。
本实施例中,具体熔炼过程为:提供熔炼设备100,所述熔炼设备100可以为坩埚炉,具体的,将所述第一金属装入感应炉坩埚,充入所述保护气体10,升温到1090℃-1110℃,形成第一金属熔液;于所述第一金属熔液中加入第二金属,形成合金熔液200。所述第一金属与所述第二金属在所述熔炼设备100内形成合金熔液200的过程中,在所述保护气体10的作用下,所述合金熔液中的杂质气体与杂质物质减少。
本实施例中,所述第一金属为铜,先将所述金属铜放入所述熔炼设备100内,具体的所述金属铜为铜电解片,铜的熔点为1080℃,将所述熔炼设备100内部的温度加热至1090℃-1110℃,搅拌,使所述金属铜充分熔化为铜熔液;所述金属铜在熔化时,温度越高时,熔化越充分,当把温度加的超过1110℃时,非常消耗能量,不经济;当温度低于1090℃,无法达到所述金属铜的熔点,或者熔化速度过慢,造成熔化不充分现象。
在其他实施例中,所述第一金属为铝。本实施例中,所述第二金属为锌,具体的,向所述铜熔液内加入所述金属锌,再次搅拌后,静置并保温20min-30min,使得所述金属锌充分均匀的熔化在所述铜熔液中,形成铜锌合金熔液。当搅拌均匀后,在所述保护气体10的作用下,静置保温的过程相当于进一步除去所述铜锌合金熔液内部杂质以及气体的过程。
在其他实施例中所述第二金属为锡。
需要说明的是,在熔炼合金时,所述第二金属的熔点低于所述第一金属的熔点,此时熔化所述第二金属时,无需再次升高温度。
图2是本实施例提供的铸造过程示意图,图3是本实施例提供的合金锭示意图。
本实施例中,形成所述合金熔液200后进行浇铸工艺,形成合金锭201(参考图3)。
参考图2,提供漏斗21,锭模20以及浇道22,将所述合金熔液200在所述保护气体下倾入所述漏斗21,并通过所述浇道22浇注到所述锭模20内;保持所述浇道22底部与液面顶部之间的距离,避免在浇注过程中所述浇道22与进入所述锭模20内的合金熔液接触,从而避免在浇注过程中导致所述合金熔液200接触到杂质,影响所述合金熔液200内部的纯度。
本实施例中,所述合金溶液200进行浇铸工艺中,控制速度为每分钟380-400kg。因为在浇铸工艺过程中,要保证所述合金熔液200尽可能的波动缓慢,减少浇铸过程中所述合金熔液200中参入杂质或氧气的可能性,减少被氧化的可能性,并且浇铸过程中,要尽可能保证进入所述锭模20内的合金熔液充分且均匀的凝固,要保障浇铸速度不要过快,使浇铸工艺的速度每分钟不超过400kg,当每分钟超过400kg时,在合金熔液温度降低凝固的过程中,因为热胀冷缩的原因,凝固时体积会相应减小,浇铸速度太快的话,体积减小的差异与浇铸进来的合金熔液接触时会产生空隙,从而造成形成的合金内部有缺陷以及形成的合金表面也会产生缩裂纹;并且,为保障整个熔炼过程的效率,尽可能缩短工艺时间,浇铸速度保证不低于每分钟380kg。
所述浇铸工艺中,所述保护气体的作用下,保障所述合金熔液200浇铸过程中合金熔液流动性增强,在浇铸工艺中采用1个标准大气压到50个标准大气压能够减小表面液体波动,从而大大降低了熔液内部被卷入表面浮渣或氧化皮的概率,从而大大减小所述合金锭201内部缺陷。并且可以避免所述熔液因流动补充不均匀时,所造成的表面收缩裂纹、波纹及挂铜或挂铝现象,使得形成的所述合金锭201表面缺陷减小,提高所述合金锭201的利用率。
本实施例中,将所述合金锭201进行锻造工艺,锻造工艺过程中,对所述合金锭201进行2-3次拔长墩粗工艺,以使得所述合金锭201的内部晶粒足够细化,并且均匀,每次拔长墩粗工艺中变形量越大,效果越优良。
将锻打处理后的所述合金锭201进行热处理工艺,温度为850℃-950℃。目的是进一步释放所述合金锭201内部晶粒之间的应力,降低所述合金锭201的脆性,减小所述合金锭201在后续加工过程中出现开裂的可能性,提升所述合金锭201的电导率。当热处理工艺温度高于950℃时,所述合金锭201内部晶粒尺寸长大,造成内部晶粒大小不均匀,会造成所述合金锭201内部缺陷,当热处理工艺温度低于850℃时,消除所述合金锭201内部应力时间较长,浪费时间,降低效率。
本实施例中,将热处理后的所述合金锭201取出在空气中自然冷却,以使所述合金锭201的硬度稳定。
将经过上述工艺后的所述合金锭201经过机加工,然后与靶坯进行焊接形成合格靶材。
本发明通过在熔化工艺过程中保持高压保护气体的氛围,通过减小金属液体表面的波动,从而防止所述金属熔液内部被卷入表面浮渣或氧化皮,并且在浇铸工艺中也保持高压保护气体的氛围,进一步减小所形成的所述合金锭201内部的缺陷以及避免表面形成缩裂纹、波纹等表面缺陷。
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 (11)
1.一种靶材合金背板的制作方法,其特征在于,包括:
向熔炼设备内通入保护气体,所述保护气体压强为1标准大气压到50标准大气压;
对所述熔炼设备中的第一金属进行熔化。
2.如权利要求1所述制作方法,其特征在于,所述保护气体为惰性气体或氮气。
3.如权利要求1所述制作方法,其特征在于,所述保护气体压强为5标准大气压。
4.如权利要求1所述制作方法,其特征在于,所述第一金属为铜或铝。
5.如权利要求1所述制作方法,其特征在于,熔化第一金属的温度为1090℃-1110℃。
6.如权利要求1所述制作方法,其特征在于,对所述熔炼设备中的第一金属进行熔化之后,还包括:向熔化后的第一金属中加入第二金属,形成合金熔液。
7.如权利要求6所述制作方法,其特征在于,所述第二金属的熔点低于所述第一金属的熔点。
8.如权利要求6所述制作方法,其特征在于,所述第二金属为锌或锡。
9.如权利要求6所述制作方法,其特征在于,向熔化后的第一金属中加入第二金属时,进行搅拌工艺;
搅拌后静置并保温20min-30min。
10.如权利要求1所述制作方法,其特征在于,形成合金熔液之后,还包括:
将所述合金熔液在所述保护气体氛围中进行浇铸工艺,形成合金锭。
11.如权利要求10所述制作方法,其特征在于,浇铸工艺中,包括:提供浇道,将所述合金熔液倾入浇道。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811643535.5A CN111378943A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 靶材合金背板的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811643535.5A CN111378943A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 靶材合金背板的制作方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111378943A true CN111378943A (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=71221049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811643535.5A Pending CN111378943A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 靶材合金背板的制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111378943A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04165037A (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | CrとSnを含有したバッキングプレート用銅合金 |
TW500812B (en) * | 2000-05-31 | 2002-09-01 | Honeywell Int Inc | Backing plate material, its uses and method of forming a physical vapor deposition target assemble |
CN102534518A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-04 | 宁波江丰电子材料有限公司 | 背板的制作方法 |
US20180094340A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Honeywell International Inc. | High strength aluminum alloy backing plate and methods of making |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201811643535.5A patent/CN111378943A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04165037A (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | CrとSnを含有したバッキングプレート用銅合金 |
TW500812B (en) * | 2000-05-31 | 2002-09-01 | Honeywell Int Inc | Backing plate material, its uses and method of forming a physical vapor deposition target assemble |
CN102534518A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-04 | 宁波江丰电子材料有限公司 | 背板的制作方法 |
US20180094340A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Honeywell International Inc. | High strength aluminum alloy backing plate and methods of making |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
方正春 等: "《艺术铸件的制作技术》", 31 December 1995 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021018203A1 (zh) | 一种非真空下引连铸铜铁合金扁锭的生产工艺 | |
US20220290279A1 (en) | Aluminum scandium alloy target and method of manufacturing the same | |
CN109457167B (zh) | 采用真空感应熔炼不同Fe含量的CuFe合金材料的制备方法 | |
CN107164639B (zh) | 一种电子束层覆式凝固技术制备高温合金的方法 | |
CN106637100B (zh) | 稀土金属靶材及其制备方法 | |
CN102912152B (zh) | 抑制高Nb含量的高温合金宏观偏析的真空电弧重熔方法 | |
JP2015061945A (ja) | Co−Cr−Pt−B系合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 | |
KR101782202B1 (ko) | 고순도 티탄 잉곳, 그 제조 방법 및 티탄 스퍼터링 타깃 | |
KR20240038039A (ko) | 고강도 전자기 차폐 구리 합금 및 그 제조방법 | |
CN114774865B (zh) | 一种铝钪合金靶材及其制备方法 | |
CN111321361A (zh) | 溅射靶材用铜铬镍硅合金背板的制作方法 | |
TWI617680B (zh) | Cu-Ga alloy sputtering target and manufacturing method thereof | |
CN110904364A (zh) | 一种铝合金靶材的制备方法 | |
CN113234945A (zh) | 一种钛镍形状记忆合金靶材及其制备方法 | |
JP5750393B2 (ja) | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 | |
CN109439955B (zh) | 一种采用定向凝固制备高强度、高导电性超细丝合金材料的方法 | |
CN111378943A (zh) | 靶材合金背板的制作方法 | |
CN112853131B (zh) | 一种高纯度低气体含量镍铂合金的制备方法 | |
CN111318657A (zh) | 钛靶材铜铬合金背板的制作方法 | |
CN113293311A (zh) | 真空感应冷坩埚熔炼制备高纯镍锭的方法 | |
JP6339625B2 (ja) | スパッタリングターゲット | |
CN116987976B (zh) | 一种fmm掩模用铁镍基精密合金材料、合金带材及冶炼方法 | |
CN116987977B (zh) | 一种fmm掩模用铁镍基精密合金材料、合金带材及冶炼工艺 | |
JP2013185238A (ja) | スパッタリングターゲット | |
CN111424244A (zh) | 靶材的铜合金背板的制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200707 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |