一种铝靶坯的制备方法与流程

本发明属于金属加工，涉及一种铝靶坯的制备方法，更具体的，涉及一种高纯铝靶坯的制备方法。

背景技术：

1、半导体芯片和tft-lcd的生产工艺中最关键的一步是物理气相沉积，物理气相沉积通常使用的磁控溅射设备最关键的消耗品之一是金属靶材，金属靶材中用量最大的是铝及其合金靶材。

2、金属靶材的主金属纯度、晶粒的大小及均匀性都会对溅射质量产生影响，但是铝靶材含有的杂质量少，异质形核点少，因此晶粒大小及均匀性很难控制在较小的水平，并且铝靶材在塑性变形加工中易发生动态再结晶，更加阻碍了晶粒的均匀性。

3、中国专利cn109518140a公开了一种超高纯、等轴细晶铝靶材的制备方法，该方法采用真空熔铸和锻轧结合，在真空感应熔炼炉内对高纯铝锭进行重熔成型，在室温下以冷轧和热处理的方法，制备出半导体芯片用超高纯、等轴细晶铝溅射靶材。但该方法制作流程热处理时间长，效率低。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种效率高又能提高靶材均匀性的铝靶坯的制备方法，使用该制备方法可优化靶材的内部结构，提高在溅射过程中的溅射效率。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种铝靶坯的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）对铝铸锭进行锻造，先将铝铸锭的高度拔长至原高度的130~170%，再将铝铸锭的高度镦粗至原高度的40~60%，锻造后冷却；

5、（2）将步骤（1）冷却后的工件在100~130℃下进行第一次热处理，然后冷却；

6、（3）将步骤（2）冷却后的工件的高度轧制至原高度的10~20%，采用多道次轧制，道次间进行冷却，轧制至少3道次；轧制后再进行冷却；

7、（4）将步骤（3）冷却后的工件在280~300℃进行再结晶热处理，然后冷却，得铝靶坯。

8、优选地，步骤（1）中，所述高纯铝铸锭的纯度大于99.999%。

9、优选地，步骤（1）中，在室温下进行拔长；采用多道次拔长；拔长道次间对工件进行冷却。

10、优选地，步骤（1）中，采用多道次镦粗。进一步优选每道次镦粗前在180~200℃温度下进行加热预处理，可避免粗过程中工件镦不动，或者镦粗过程中工件表面出现起皮开裂现象，优化锻造效果。

11、进一步优选地，步骤（1）中，加热预处理时长15~20min。

12、优选地，进行步骤（2）前，重复至少一次步骤（1）。

13、优选地，步骤（2）中，第一次热处理时间为0.5~1h。

14、优选地，步骤（3）中，控制单道次下压量10mm以上。

15、优选地，步骤（1）锻造和步骤（3）轧制的工件总变形量控制在80%以上。

16、优选地，步骤（4）中，再结晶热处理时间为30~40min。

17、优选地，步骤（1）~（4）中，采用冷却介质进行冷却，所述冷却介质的温度不高于0℃；进一步优选所述冷却介质为冰水或液氮。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、（1）通过本发明制备方法制备的铝靶坯组织内部均匀，晶粒大小控制在200μm以内，晶粒尺寸分布均匀，可提高镀膜质量；

20、（2）结合整体制备方法，本发明创造性地多次采用冷却工艺，且进一步采用0℃以下的冷却介质进行冷却，优化锻造效果，避免冷却过程中发生回复现象；

21、（3）本发明工艺流程简单，缩短制备时间，降低制备成本，可广泛使用。

技术特征：

1.一种铝靶坯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铝铸锭的纯度大于99.999%。

3.如权利要求1所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，在室温下进行拔长；采用多道次拔长；拔长道次间对工件进行冷却；采用多道次镦粗，每道次镦粗前在180~200℃温度下进行加热预处理。

4.如权利要求3所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，加热预处理时长15~20min。

5.如权利要求1所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，进行步骤（2）前，重复至少一次步骤（1）。

6.如权利要求1所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，第一次热处理时间为0.5~1h。

7.如权利要求1所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，控制单道次下压量10mm以上。

8.如权利要求1~7任一项所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（1）锻造和步骤（3）轧制的工件总变形量控制在80%以上。

9.如权利要求1所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，再结晶热处理时间为30~40min。

10.如权利要求1~7、9任一项所述的铝靶坯的制备方法，其特征在于，步骤（1）~（4）中，采用冷却介质进行冷却，所述冷却介质的温度不高于0℃；所述冷却介质为冰水或液氮。

技术总结
本发明属于金属加工技术领域，公开了一种铝靶坯的制备方法。包括以下步骤：对铝铸锭进行锻造，先拔长至原高度的130~170%，再镦粗至原高度的40~60%，锻造后冷却；将工件在100~130℃下进行第一次热处理，然后冷却；将工件轧制至原高度的10~20%，采用多道次轧制，道次间进行冷却，轧制至少3道次；轧制后再进行冷却；将工件在280~300℃进行再结晶热处理，然后冷却，得铝靶坯。通过本发明制备方法制备的高纯铝靶坯组织内部均匀，晶粒大小控制在200μm以内，晶粒尺寸分布均匀，可提高镀膜质量；本发明工艺流程简单，缩短制备时间，降低制备成本，可广泛使用。

技术研发人员：董小雨,黄宇彬,黄娟,童培云
受保护的技术使用者：先导薄膜材料（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13