[發明專利]一種高純金屬濺射靶材的表面處理方法

有效

• 申請號: 201611102780.6
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106755891B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 羅俊鋒;徐國進;丁照崇;李勇軍;崔佳;熊曉東;萬小勇;陳明
• 申請（專利權）人: 有研億金新材料有限公司
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明屬于靶材制備加工技術領域，具體涉及一種高純金屬濺射靶材的表面處理方法。靶材經表面精密機加工、表面研磨、表面清洗后，采用連續波激光熱處理法、掃描電子束法或非相干寬帶頻光源法對靶材表面快速熱處理，通過快速熱處理的肌膚效應，使靶材表面硬化層發生再結晶，消除硬化層中的應力和位錯，得到與基體基本一致的再結晶組織。該方法工藝簡單、速度快、通用性高、適用于不同尺寸靶材、制備過程中材料無污染、材料損耗小，且該法綠色環保。

技術領域

本發明屬于靶材制備加工技術領域，具體涉及一種高純金屬濺射靶材的表面處理方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)使用的金屬濺射靶材在機加工(如車削、研磨、機械拋光)時，總會引入硬化層，特別是集成電路中常用的鈷靶、鈦靶、鉭靶、鎳靶及其合金靶材，因材料硬度大、產品尺寸大，在進行表面車削加工的過程中，刀具會發生磨損，刀具磨損鈍化后切削能力減弱，在金屬表層引入大量位錯與應力，使表層粗糙度和硬度增加。材料表面的硬化層使得靶材濺射時表面金屬原子逸出功增大，導致靶材濺射速度小、初期濺射的薄膜均勻性差。

為了消除靶材表面硬化層的影響，靶材在正式使用前要進行預濺射，也稱燒靶。燒靶過程一般采用大功率進行濺射去除表層，不同厚度的材料硬化層需要不同的燒靶時間，該過程產生了大量的時間成本與材料成本。為消除靶材表面硬化層研究人員開展了大量的工作，專利CN101700616中將靶材表面進行加工，加工過程中使用酒精噴淋，通過拋光提高靶材光潔度，由于酒精易燃，該方法危險性高；專利US6749103中靶材經機加工后進行拋光處理，再進行酸洗腐蝕，該方法需要酸洗溶液，靶材在酸溶液浸泡過程中，容易腐蝕到靶材背板材料，操作難度大且會污染環境；專利WO2008067150中使用磁控濺射設備對靶材表面進行濺射處理，消除靶材表層硬化層，該方法采用特定的濺射機臺對靶材濺射，不具有通用性。

發明內容

本發明的目的是提出一種高純金屬濺射靶材的表面處理方法，靶材在真空條件下進行表面快速熱處理，使表面發生淺層再結晶，消除表層硬化。具體技術方案如下：

一種高純金屬濺射靶材的表面處理方法，包括如下步驟：

1)靶材進行表面精密機加工；

2)步驟1)所得靶材進行表面研磨，然后對表面進行清洗；

3)步驟2)所得靶材在真空條件下進行表面快速熱處理；

所述表面快速熱處理采用連續波激光熱處理法、掃描電子束法或非相干寬帶頻光源法。

步驟1)中精密機加工后的靶材表面粗糙度≤0.8μm。

所述連續波激光熱處理法和掃描電子束法的掃描方式為搭接往復掃描方式或螺旋掃描方式。

所述連續波激光熱處理法的激光功率為1～3kW，激光散焦距離為20～50mm，光斑直徑為10～50mm，掃描速度為10～50mm/s，加熱的溫度為350～450℃。

所述連續波激光熱處理法掃描過程中靶材傾斜角度為10°～30°。

所述掃描電子束法的電子束斑功率密度為1～3kW/cm²，掃描速度為10～50mm/s，加熱速度為100～200℃/s，加熱的溫度為350～450℃。

所述非相干寬帶頻光源法的掃描方式為整體輻照方式，非相干寬帶頻光源為鹵光燈、電弧燈、石墨加熱器或紅外設備。

所述非相干寬帶頻光源法的加熱速度為50～100℃/s，加熱的溫度為350～450℃，保溫時間為1～10min。