CN113025972B - 一种铝靶材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理；所述第二锻伸分为至少2步进行。本发明提供的铝靶材的制造方法使得铝靶材能够充分满足现行薄膜工艺的电阻率要求，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量，同时简化了制造流程，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于靶材技术领域，涉及一种靶材的制造方法，尤其涉及一种铝靶材的制造方法。
背景技术
在实际PVD镀膜过程中，沉积速率与许多因素有关，如靶功率，靶基距，工作气压等，而提高靶材溅射镀膜速率的关键在于如何提高等离子体的密度或电离度，以降低气体放电的阻抗，从而在相同的放电功率下获得更大的电流，使得更多的离子轰击靶材。在现有的工艺生产过程中，工艺制程主要是通过调整靶基距来调整沉积速率，抑或是通过补充额外的电压获得更高的工作气压，或者加大惰性气体浓度和流量等方式。
在靶材方面，靶材制造商可根据实际工艺需求进行调整加工工艺，以匹配具体的镀膜要求。根据已有的文献资料显示，对于铝靶材而言，在固定条件下，晶粒越大，沉积速率越快；在晶粒不变的条件下，溅射速率与FASD成正相关，并且铝的晶向一般为(200)面占优。
对于现有的铝靶材制造工艺，普遍不能很好地满足薄膜工艺的电阻率要求，且随着溅射时间的延长，电阻率的波动较大，导致初期和末期的镀膜合格率较低。某些镀膜厂商通过调整制程工艺，如电源功率、气体流量等条件仍不能满足镀膜要求；或是通过减小靶材厚度，来增大靶材初期表面与受镀物件的距离，从而调整靶基距，也未能解决薄膜初期电阻率偏高的问题；或是调整靶材晶向组织分布，即提高(200)面的占优率，薄膜电阻率偏高的问题依旧未能得到明显改善。
由此可见，如何提供一种铝靶材的制造方法，使得铝靶材能够充分满足现行薄膜工艺的电阻率要求，提高靶材的利用率，提升溅射速率和镀膜质量，同时简化制造流程，降低生产成本，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法使得铝靶材能够充分满足现行薄膜工艺的电阻率要求，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量，同时简化了制造流程，降低了生产成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
所述第二锻伸分为至少2步进行，例如可以是2步、3步、4步或5步，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述制造方法通过特定条件的锻伸、热处理与压延交替进行，将切割铝锭加工成能够充分满足现行薄膜工艺电阻率要求的铝靶材，相较于传统方法，简化了制造流程，且无需更换生产设备，节省了设备和物料成本；所得铝靶材晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量。
优选地，所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为(290-295mm)×(240-250mm)×(240-250mm)，例如可以是290mm×240mm×240mm、291mm×242mm×242mm、292mm×244mm×244mm、293mm×246mm×246mm、294mm×248mm×248mm或295mm×250mm×250mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一锻伸的温度为140-160℃，例如可以是140℃、142℃、144℃、146℃、148℃、150℃、152℃、154℃、156℃、158℃或160℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一锻伸后得到的铝靶材坯料尺寸为(295-305mm)×(295-305mm)×(195-205mm)，例如可以是295mm×295mm×195mm、297mm×297mm×197mm、299mm×299mm×199mm、301mm×301mm×201mm、303mm×303mm×203mm或305mm×305mm×205mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理的温度为295-305℃，例如可以是295℃、296℃、297℃、298℃、299℃、300℃、301℃、302℃、303℃、304℃或305℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理的保温时间为28-32min，例如可以是28min、28.5min、29min、29.5min、30min、30.5min、31min、31.5min或32min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸。
优选地，所述第二粗锻伸的温度为140-160℃，例如可以是140℃、142℃、144℃、146℃、148℃、150℃、152℃、154℃、156℃、158℃或160℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二粗锻伸后得到的铝靶材坯料尺寸为(740-742mm)×(190-195mm)×(120-125mm)，例如可以是740mm×190mm×120mm、740mm×191mm×121mm、741mm×192mm×122mm、741mm×193mm×123mm、742mm×194mm×124mm或742mm×195mm×125mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二精锻伸的温度为140-160℃，例如可以是140℃、142℃、144℃、146℃、148℃、150℃、152℃、154℃、156℃、158℃或160℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二精锻伸后得到的铝靶材坯料尺寸为(760-768mm)×(190-195mm)×(120-125mm)，例如可以是760mm×190mm×120mm、761mm×191mm×121mm、762mm×192mm×122mm、764mm×193mm×123mm、766mm×194mm×124mm或768mm×195mm×125mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热处理的温度为290-310℃，例如可以是290℃、292℃、294℃、296℃、298℃、300℃、302℃、304℃、306℃、308℃或310℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热处理的保温时间为25-40min，例如可以是25min、27min、29min、30min、31min、33min、35min、37min、39min或40min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述压延的温度为290-310℃，例如可以是290℃、292℃、294℃、296℃、298℃、300℃、302℃、304℃、306℃、308℃或310℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述压延后得到的铝靶材坯料尺寸为(2670-2675mm)×(210-215mm)×(22.5-23.5mm)，例如可以是2670mm×210mm×22.5mm、2671mm×211mm×22.7mm、2672mm×212mm×22.9mm、2673mm×213mm×23.1mm、2674mm×214mm×23.3mm或2675mm×215mm×23.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第三热处理的温度为320-330℃，例如可以是320℃、321℃、322℃、323℃、324℃、325℃、326℃、327℃、328℃、329℃或330℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述第三热处理的温度需保持在合理范围内。当第三热处理的温度低于320℃时，所得铝靶材的晶粒均匀度降低，从而影响镀膜质量；当第三热处理的温度高于330℃时，又会导致能源的不必要浪费，提升生产成本。
优选地，所述第三热处理的保温时间为13-17min，例如可以是13min、13.5min、14min、14.5min、15min、15.5min、16min、16.5min或17min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述第三热处理的保温时间与第三热处理的温度相适配，也需保持在合理范围内。当第三热处理的保温时间低于13min时，热处理时间过短，所得铝靶材的晶粒均匀度降低，进而导致镀膜质量下降；当第三热处理的保温时间高于17min时，热处理时间过长，也会导致能源的不必要浪费，提升生产成本。
作为本发明优选的技术方案，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为(290-295mm)×(240-250mm)×(240-250mm)。
所述第一锻伸的温度为140-160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(295-305mm)×(295-305mm)×(195-205mm)。
所述第一热处理的温度为295-305℃，保温时间为28-32min。
所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸。
所述第二粗锻伸的温度为140-160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(740-742mm)×(190-195mm)×(120-125mm)。
所述第二精锻伸的温度为140-160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(760-768mm)×(190-195mm)×(120-125mm)。
所述第二热处理的温度为290-310℃，保温时间为25-40min。
所述压延的温度为290-310℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(2670-2675mm)×(210-215mm)×(22.5-23.5mm)。
所述第三热处理的温度为320-330℃，保温时间为13-17min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的铝靶材制造方法通过特定条件的锻伸、热处理与压延交替进行，将切割铝锭加工成能够充分满足现行薄膜工艺电阻率要求的铝靶材，所得铝靶材晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量；
(2)相较于传统方法，本发明简化了制造流程，且无需更换生产设备，节省了设备和物料成本。
附图说明
图1是实施例1所得铝靶材的表面显微照片；
图2是实施例1所得铝靶材的表面宏观照片。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
本实施例中，所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为293mm×245mm×245mm；所述第一锻伸的温度为150℃，得到的铝靶材坯料尺寸为300mm×300mm×200mm；所述第一热处理的温度为300℃，保温时间为30min；所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸；所述第二粗锻伸的温度为140℃，得到的铝靶材坯料尺寸为740mm×195mm×125mm；所述第二精锻伸的温度为160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为768mm×190mm×120mm；所述第二热处理的温度为300℃，保温时间为33min；所述压延的温度为300℃，得到的铝靶材坯料尺寸为2673m×213mm×23mm；所述第三热处理的温度为325℃，保温时间为15min。
本实施例所得铝靶材的表面显微照片见图1，宏观照片见图2，结合图1与图2可知，所得铝靶材的表面晶粒均匀度良好。
本实施例所得铝靶材充分满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量。
实施例2
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
本实施例中，所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为291mm×243mm×243mm；所述第一锻伸的温度为145℃，得到的铝靶材坯料尺寸为297mm×297mm×197mm；所述第一热处理的温度为297℃，保温时间为31min；所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸；所述第二粗锻伸的温度为145℃，得到的铝靶材坯料尺寸为740mm×194mm×124mm；所述第二精锻伸的温度为155℃，得到的铝靶材坯料尺寸为766mm×191mm×121mm；所述第二热处理的温度为295℃，保温时间为35min；所述压延的温度为295℃，得到的铝靶材坯料尺寸为2671m×211mm×22.7mm；所述第三热处理的温度为323℃，保温时间为16min。
本实施例所得铝靶材的表面显微照片与宏观照片均与实施例1相类似，故在此不做赘述。
本实施例所得铝靶材充分满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量。
实施例3
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
本实施例中，所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为294mm×247mm×247mm；所述第一锻伸的温度为155℃，得到的铝靶材坯料尺寸为303mm×303mm×203mm；所述第一热处理的温度为303℃，保温时间为29min；所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸；所述第二粗锻伸的温度为155℃，得到的铝靶材坯料尺寸为741mm×193mm×123mm；所述第二精锻伸的温度为145℃，得到的铝靶材坯料尺寸为764mm×192mm×122mm；所述第二热处理的温度为305℃，保温时间为30min；所述压延的温度为305℃，得到的铝靶材坯料尺寸为2674m×214mm×23.3mm；所述第三热处理的温度为327℃，保温时间为14min。
本实施例所得铝靶材的表面显微照片与宏观照片均与实施例1相类似，故在此不做赘述。
本实施例所得铝靶材充分满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量。
实施例4
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
本实施例中，所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为290mm×240mm×240mm；所述第一锻伸的温度为140℃，得到的铝靶材坯料尺寸为295mm×295mm×195mm；所述第一热处理的温度为295℃，保温时间为32min；所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸；所述第二粗锻伸的温度为160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为741mm×192mm×122mm；所述第二精锻伸的温度为140℃，得到的铝靶材坯料尺寸为762mm×190mm×120mm；所述第二热处理的温度为290℃，保温时间为40min；所述压延的温度为290℃，得到的铝靶材坯料尺寸为2670m×210mm×22.5mm；所述第三热处理的温度为320℃，保温时间为17min。
本实施例所得铝靶材的表面显微照片与宏观照片均与实施例1相类似，故在此不做赘述。
本实施例所得铝靶材充分满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量。
实施例5
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法包括依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理。
本实施例中，所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为295mm×250mm×250mm；所述第一锻伸的温度为160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为305mm×305mm×205mm；所述第一热处理的温度为305℃，保温时间为28min；所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸；所述第二粗锻伸的温度为150℃，得到的铝靶材坯料尺寸为742mm×191mm×121mm；所述第二精锻伸的温度为160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为760mm×190mm×120mm；所述第二热处理的温度为310℃，保温时间为25min；所述压延的温度为310℃，得到的铝靶材坯料尺寸为2675m×215mm×23.5mm；所述第三热处理的温度为330℃，保温时间为13min。
本实施例所得铝靶材的表面显微照片与宏观照片均与实施例1相类似，故在此不做赘述。
本实施例所得铝靶材充分满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量。
实施例6
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法中除了将第三热处理的温度降为318℃，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本实施例所得铝靶材基本满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，但是相较于实施例1，铝靶材的晶粒均匀度降低，导致镀膜质量也有所下降。
实施例7
本实施例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法中除了将第三热处理的保温时间改为12min，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本实施例所得铝靶材基本满足了现行薄膜工艺的电阻率要求，但是相较于实施例1，由于热处理时间过短，铝靶材的晶粒均匀度降低，导致镀膜质量也有所下降。
对比例1
本对比例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法中除了去除第三热处理，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本对比例所得铝靶材无法满足现行薄膜工艺的电阻率要求，相较于实施例1，铝靶材的晶粒均匀度较差，导致镀膜质量大幅度降低。
对比例2
本对比例提供一种铝靶材的制造方法，所述制造方法中除了去除第二精锻伸，即第二锻伸为1步进行的第二粗锻伸，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本对比例所得铝靶材无法满足现行薄膜工艺的电阻率要求，相较于实施例1，铝靶材的晶粒均匀度较差，导致镀膜质量大幅度降低。
由此可见，本发明提供的铝靶材制造方法通过特定条件的锻伸、热处理与压延交替进行，将切割铝锭加工成能够充分满足现行薄膜工艺电阻率要求的铝靶材，所得铝靶材晶粒更加均匀，提高了靶材的利用率，提升了溅射速率和镀膜质量；相较于传统方法，本发明简化了制造流程，且无需更换生产设备，节省了设备和物料成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种铝靶材的制造方法，其特征在于，所述制造方法由依次进行的切割铝锭、第一锻伸、第一热处理、第二锻伸、第二热处理、压延与第三热处理组成；
所述切割铝锭后得到的铝靶材坯料尺寸为(290-295mm)×(240-250mm)×(240-250mm)；
所述第一锻伸的温度为140-160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(295-305mm)×(295-305mm)×(195-205mm)；
所述第一热处理的温度为295-305℃，保温时间为28-32min；
所述第二锻伸分为2步进行，分别为先后进行的第二粗锻伸与第二精锻伸；
所述第二粗锻伸的温度为140-160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(740-742mm)×(190-195mm)×(120-125mm)；
所述第二精锻伸的温度为140-160℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(760-768mm)×(190-195mm)×(120-125mm)；
所述第二热处理的温度为290-310℃，保温时间为25-40min；
所述压延的温度为290-310℃，得到的铝靶材坯料尺寸为(2670-2675mm)×(210-215mm)×(22.5-23.5mm)；
所述第三热处理的温度为320-330℃，保温时间为13-17min。
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