[發(fā)明專利]一種大尺寸高純鋁靶材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710263927.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN106947926B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉繼龍;李謝華;黃瑞銀;林欣;劉華春;石亞雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鋁瑞閩股份有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/04
• 分類號(hào): C22F1/04;B21B1/34
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊,林捷

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種大尺寸高純鋁靶材的制備方法。

背景技術(shù)：

TFT-LCD(Thin film transistor-Liquid crystal display)薄膜晶體管液晶顯示器，俗稱液晶面板，廣泛地應(yīng)用于手機(jī)、顯示器、電視機(jī)等各類產(chǎn)品中。TFT-LCD生產(chǎn)最關(guān)鍵的工藝為物理氣相沉積（PVD），PVD用濺射金屬靴材是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)及TFT-LCD制備加工過程中最重要的原材料之一。

靶材濺射沉積薄膜的工藝是生產(chǎn)功能薄膜的常用方法，濺射法是用高能離子轟擊靶材表面，使靶材表面的原子或分子噴射在襯底表面，形成一層致密薄膜的過程。濺射金屬靶材中用量最大的是超高純鋁和超高純凈合金。

高純鋁靶材（5N～6N的超高純鋁），純度＞99.999%，產(chǎn)品規(guī)格在：12～20mmx180～1731mmx1700～2650mm，產(chǎn)品附加值高，但生產(chǎn)難度大，除純度要求外，對(duì)晶粒尺寸、晶粒均勻度以及織構(gòu)取向等都有嚴(yán)格要求，晶粒尺寸一般要求在200um以內(nèi)，國內(nèi)靶材制造中所需要使用的高純鋁的純度、靶材微觀組織控制、靶材與背板焊接技術(shù)等方面與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家有很大差距，目前國內(nèi)半導(dǎo)體顯示技術(shù)企業(yè)所用的高純鋁靶材，尤其是TFT-LCD用大型鋁靶材，全部依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，交貨周期長。

近年來，靶材的市場規(guī)模日益擴(kuò)大。2000 年全球靶材銷售額約 32 億美元，2004 年銷售額近 40 億美元，2006 年約為 47.2 億美元，年均增長速度達(dá) 8%。2010 年全球靶材的銷售額達(dá)到 65 億美元，靶材已逐漸發(fā)展成一個(gè)專業(yè)產(chǎn)業(yè)。隨著集成電路市場規(guī)模的迅速擴(kuò)大，信息存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)、平面顯示器產(chǎn)業(yè)、集成電路產(chǎn)業(yè)以及鍍膜等工業(yè)領(lǐng)域需要用到不同種類的靶材，我國逐漸成為世界上薄膜靶材的最大需求地區(qū)之一。

5N高純鋁靶材市場主要集中在日本、韓國、中國臺(tái)灣和大陸，韓國是目前最大的靶材需求市場，大陸靶材市場需求量目前在60～70噸/月，占全球約20%市場份額；主要客戶是BOE（京東方）、華星光電，此2家占國內(nèi)市場70%份額；據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測，隨著BOE等廠家產(chǎn)能的擴(kuò)大，2017年后靶材的主要市場將逐步從韓國轉(zhuǎn)移至中國，大陸市場靶材需求量將增加至約200噸/月，占全球約40%市場份額；隨著液晶屏幕的尺寸不斷增大，厚度不斷減薄，TFT-LCD用高純鋁靶材需求量將進(jìn)一步擴(kuò)大。

高純鋁靶材制備方法目前主要有：(1)等通道轉(zhuǎn)角拉拔法（Equal Channel Angular Drawing簡稱ECAD), (2)多向鍛造法（Multiple Forging，簡稱 MF)，(3)軋制法，前2種加工方法只能加工小尺寸的靶材，對(duì)于大尺寸靶材，如1950x1580x14mm和2650*210*18.3mm規(guī)格的靶材，只能采用軋制法生產(chǎn)。

目前軋制法生產(chǎn)高純鋁靶材，需要根據(jù)最終成品靶材的尺寸規(guī)格采購相應(yīng)規(guī)格的高純鋁鑄錠，市場上5N高純鋁規(guī)格主要為378*1300*2600mm，該鑄錠規(guī)格對(duì)于生產(chǎn)G8.0代線以上的窄規(guī)格靶材通用性強(qiáng)，但是生產(chǎn)G5.0或G5.5代線靶材，靶材成品寬度在1580mm左右，則需采購1580mm寬度以上的鑄錠，此種規(guī)格對(duì)于5N高純鋁鑄錠不屬于常規(guī)規(guī)格，采購周期長，通用性差，導(dǎo)致交貨期長。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸高純鋁靶材的制備方法，該大尺寸高純鋁靶材的制備方法可提高鑄錠通用性，同時(shí)軋制時(shí)既有縱向軋制，也有橫向軋制，靶材成品晶粒尺寸更細(xì)小。

本發(fā)明大尺寸高純鋁靶材的制備方法，其特征在于：其主要工藝流程為：

1）將純度大于99.999wt%的高純鋁鑄錠進(jìn)行表面銑削，銑面量≥3mm，去除表面的氧化層；

2）將寬度為1300mm的鑄錠放入加熱爐加熱至230～400℃；

3）在熱粗軋機(jī)上進(jìn)行軋制；同時(shí)保證單道次壓下量在20～60mm，將板坯厚度軋制至40～80mm，根據(jù)寬幅靶材成品的尺寸需求，將板坯剪切為寬幅靶材所需的長度，如1700mm長，自然冷卻；

4）將冷卻后的板坯再次放入加熱爐進(jìn)行加熱，加熱溫度200～350℃，保溫時(shí)間1h；

5）在可逆式軋機(jī)上進(jìn)行橫向軋制，即將板坯的長度作為寬度，進(jìn)行1道次軋至成品厚度；

6）對(duì)板材進(jìn)行200～350℃，保溫時(shí)間1～2h的退火；

7）板材矯平后進(jìn)行銑削加工，獲得平均晶粒在70～120um的高純鋁靶材；即實(shí)現(xiàn)了使用1300mm寬窄規(guī)格鑄錠生產(chǎn)1700mm寬規(guī)格靶材，使用交叉變形軋制，細(xì)化了成品靶材晶粒。