[發明專利]一種高純鋁或鋁合金靶材及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202110287181.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113061853B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 姚力軍;邊逸軍;潘杰;王學澤;李小萍
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22F1/04
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供了一種高純鋁或鋁合金靶材及其制備方法和用途，所述制備方法包括以下步驟：將鋁或鋁合金靶材坯料依次進行鍛伸、一次熱處理、鍛造、二次熱處理以及軋制，得到高純鋁或鋁合金靶材；所述一次熱處理的溫度為345～355℃；所述二次熱處理的溫度為290～310℃；所述制備方法通過優化熱處理工藝，顯著細化了晶粒尺寸，解決了大尺寸靶材的晶粒均勻性和使用性能問題，工藝流程簡單，成本低，有利于規模化生產，具有較好的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于靶材制備技術領域，具體涉及一種高純鋁或鋁合金靶材及其制備方法和用途。

背景技術

物理氣相沉積(PVD)是半導體芯片和TFT-LCD生產過程中最關鍵的工藝之一，PVD用濺射金屬靶材是半導體芯片生產及TFT-LCD制備加工過程中最重要的原材料之一，濺射金屬靶材中用量最大的是高純鋁和高純凈鋁合金靶材。根據濺射工藝原理，靶材的晶粒越細，成分組織越均勻，靶材的表面粗糙度越小，通過物理氣相沉積方法在硅片上形成的薄膜質量越好，因此細化靶材晶粒的大小尤為重要。通常高純鋁靶材晶粒尺寸要小于200μm。但是，由純金屬的凝固特性可知，純度越高、潔凈度越高的金屬，凝固過程中異質形核的幾率越小，凝固形成的晶粒越容易長大，且易于沿優先生長面以胞狀晶生長，僅靠控制凝固過程細化得到的高純鋁晶粒尺寸最小僅能達到2mm直徑。因此，尋求一種新的工藝方法來細化晶粒尺寸成為當前迫切需要解決的問題。

CN103834924A公開了一種制備超高純鋁及超高純鋁合金濺射靶材的方法，該方法包括以下步驟：將材料在200℃～500℃條件下，保溫24～48小時，空冷至室溫；將鑄錠放入橢圓形模具中，沿X方向進行鍛壓，變形量達到20％～40％；將鑄錠放入圓形模具中，沿Y方向進行鍛壓，變形量達到20％～40％；將鑄錠從模具中取出，沿Z方向進行鍛壓，變形量達到70％；將鍛壓后的鑄錠在200～400℃條件下進行退火處理；將鍛壓成板材的鋁板或純鋁合金板在室溫下進行8～20道次軋制，每道次扎下量不低于25％，X方向與Y方向交替軋制；在200～400℃條件下進行退火處理，該方法流程較為繁瑣，且熱處理的時間較長，效率較低。

綜上所述，如何提供一種工藝簡單，成本較低的細化高純鋁和高純凈鋁合金靶材晶粒尺寸的方法，提高靶材的晶粒均勻性，成為當前亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種高純鋁或鋁合金靶材及其制備方法和用途，所述制備方法通過優化熱處理工藝，顯著細化了晶粒尺寸，提高了晶粒的均勻性；所述制備方法工藝流程簡單，成本低，有利于規模化生產，具有較好的工業應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種高純鋁或鋁合金靶材的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

將鋁或鋁合金靶材坯料依次進行鍛伸、一次熱處理、鍛造以及二次熱處理、軋制，得到高純鋁或鋁合金靶材；

所述一次熱處理的溫度為345～355℃，例如345℃、347℃、349℃、351℃、353℃或355℃等；

所述二次熱處理的溫度為290～310℃，例如290℃、293℃、295℃、300℃、302℃、305℃或310℃等，上述溫度的選擇并不僅限于所列舉的數值，在各自的數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

本發明中，所述制備方法通過控制一次熱處理的溫度，獲得晶粒均勻的等軸晶組織，具體為：當溫度為300℃時，晶粒形狀開始發生變化，開始發生再結晶；當溫度到達360℃后，原始態的晶粒完全消失，晶粒充分細化；當溫度高于360℃時，組織態開始發生變化，晶粒開始變得不均勻，晶粒有明顯長大的現象，說明此時再結晶已經開始完成。與常規的熱處理方法相比，本發明所述方法提高了靶材的均勻性，同時可提高濺射速率，提升生產效率，獲得穩定成膜性能，并且降低了生產成本，提高靶材利用率，具有較好的工業應用前景。