[发明专利]钴靶材热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及钴靶材热处理方法。

背景技术

钴靶材在半导体集成电路有较多应用，例如在MOS晶体管的源极、漏极及栅极上可以与硅形成金属硅化物以降低接触电阻。上述过程一般通过在溅镀室内完成。具体过程为：先在反应腔内通入惰性气体，例如氩气；钴靶材作为阴极与直流电源的负极相连，当所加的电压达到一定值时，气体电离产生正离子轰击阴极，钴离子被溅射脱离靶材表面。上述过程中，为使得钴离子以定向运动沉积在硅表面，在靶材的表面设置永久磁铁。

然而，钴靶材本身具有高磁导率，永久磁铁的磁场多集中在靶材内，散布在靶材之外的磁场较少，原来用于限制钴离子运动方向的漏磁场较少，这会导致钴靶材的利用率变低。

针对上述问题，行业内试图提出一些改进方案以降低钴靶材的磁导率。

金属靶材的制作过程一般包括：熔炼、均匀化处理、塑性变形加工、热处理等步骤，在严格控制靶材纯度的基础上，通过选择不同的塑性变形加工、热处理条件，调整靶材的晶粒取向、晶粒尺寸等，最终满足溅射过程的要求。

特别地，热处理是靶材设计和加工过程中不可或缺的工艺，该工艺往往与塑性变形加工紧密结合，主要为了实现金属材料的再结晶，使得材料的组织均匀。以钴靶材的热处理为例，不同的热处理温度、保温时间、加热方式，可以获得不同的金属材料组织结构。

钴是热的不良导体，若采用现有的热处理方法，例如将其放入高温加热炉中，处理后得到的钴靶材的在直径和厚度方向上受热不均匀，得到钴靶材不符合所需磁导率，其晶粒不符合溅射要求。

基于此，本发明提出一种新的钴靶材热处理方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钴靶材热处理方法，以解决现有技术中在热处理工艺后得到钴靶材不符合所需磁导率，其晶粒不符合溅射要求。

为解决上述问题，本发明提供一种钴靶材热处理方法，包括：提供钴靶材，所述钴靶材的纯度大于4N；预热砂子；将已预热的砂子包覆所述钴靶材，对所述钴靶材进行热处理。

可选的，所述砂子是填充于热处理装置中，所述钴靶材是在加热所述砂子之后再没入所述砂子中。

可选的，还包括感测所述钴靶材的加热温度的步骤。

可选的，所述感测所述钴靶材的加热温度包括通过表面温度感测器进行感测。

可选的，所述钴靶材在热处理之前已进行了塑性变形工艺。

可选的，所述预热砂子的加热温度为150℃～400℃。

可选的，所述热处理工艺具体参数为：加热温度为150℃～400℃，并在此温度下保温45min~90min。

可选的，所述钴靶材的纯度范围为4N5~6N。

可选的，所述热处理装置为恒温炉。

可选的，所述砂子材料为碳化硅、氧化铝或石英砂，规格为45号、60号、70号、80号与90号中的任一种。

与现有技术相比，本发明所提供的靶材热处理方法，采用了先预热砂子，然后将待热处理的钴靶材没入预热后的砂子中并加热的方式，通过加热后的砂子将热量传导至待热处理的钴靶材，确保钴靶材能均匀受热，使得热处理后的钴靶材符合所需磁导率，其组织结构均匀，晶粒符合溅射要求。

应用上述靶材的热处理方法加快了产品的加热速度，缩短了产品的热处理时间，并且提高了热处理工艺的准确性和稳定性，因而可以获得符合性能要求和质量稳定的产品。

并且，应用上述方法可以连续加热多个靶材，实现产品的批量热处理工艺，产品的批量生产速度显著提高，进而缩短了产品的制作周期。

附图说明

图1为应用本发明钴靶材热处理方法的一个具体实施方式的流程示意图；

图2和图3为上述具体实施方式中应用到的钴靶材和加热装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现，在现有钴靶材热处理方法中，在对钴靶材进行热处理时，在靶材的直径和厚度方向上的组织结构会由于受热不均而导致不一致。因此，本发明的发明人提出一种钴靶材热处理方法，包括：提供钴靶材，所述钴靶材的纯度大于4N；加热能包覆所述钴靶材的沙子；对所述钴靶材进行热处理。

在本发明的实施例中，提供一种钴靶材热处理方法，如图1所示，包括步骤：

S10，提供钴靶材，所述钴靶材的纯度大于4N；

S11，预热填充在热处理装置中的砂子；

S12，将所述钴靶材没入已预热的砂子中，对所述钴靶材进行热处理。