[发明专利]钽靶材及钽靶材组件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及靶材加工领域，特别是一种钽靶材及钽靶材组件的制造方法。

背景技术

物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)被广泛地应用在光学、电子、信息等高端产业中，例如：集成电路、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、工业玻璃、照相机镜头、信息存储、船舶、化工等。PVD中使用的金属靶材组件则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。

金属靶材组件是由符合溅射性能的金属靶材与具有一定强度的背板构成。背板可以在所述金属靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。随着PVD技术的不断发展，对金属靶材的需求量及质量要求日益提高。金属靶材的晶粒越细，成分组织越均匀，其表面粗糙度越小，通过PVD在硅片上形成的薄膜就越均匀。此外，形成的薄膜的纯度与金属靶材的纯度也密切相关，故PVD后薄膜质量的好坏主要取决于金属靶材的纯度、微观结构等因素。

钽(Ta)靶材是一种比较典型的金属靶材，由于钽靶材的抗腐蚀性能好，电磁屏蔽性能好，并可以作为能源材料使用等重要的特性，故被广泛地应用在PVD中。例如：钽可以用在其他金属表面作为装饰和保护镀层使用，可以通过对钽靶材进行真空溅射的方式产生。钽靶材的内部结构、晶粒尺寸和晶体取向是决定最终获得的钽靶材组件是否能够满足半导体溅射需求的关键因素。

钽靶材是对钽锭进行相应的加工获得的，就目前而言，钽锭在用于制造钽靶材时，其纯度要求在4N(Ta含量不低于99.99％)以上。现有技术中，将高纯的钽锭进行塑性变形以达到制造半导体用高纯钽靶材的加工工艺涉及较少且不完善，主要为，通过常规的锻造和轧制的生产工艺制造的钽靶材。该方法制造的钽靶材内部织构的晶向主要为(111)，而且在断面上存在晶向不均匀的现象。当将该钽靶材应用于溅射靶材，溅射后测试硅片上的钽膜电阻率偏高、且钽膜不均匀。

关于半导体用靶材的相关技术可以参见公开日为2008年7月23日、公开号为CN101224496A的中国专利申请，其公开了一种在低成本下制造出高质量的溅镀靶材的制造方法。

发明内容

本发明解决的问题是通过常规的锻造和轧制的生产工艺获得的钽靶材的内部织构的晶向主要为(111)，而且在断面上存在晶向不均匀的现象。

为解决上述问题，本发明提供一种钽靶材的制造方法，包括：

提供钽锭；

对所述钽锭进行锻造，形成第一钽靶材坯料；

对所述第一钽靶材坯料进行轧制，形成第二钽靶材坯料；

对所述第二钽靶材坯料进行第一热处理，形成钽靶材，所述第一热处理分为三阶段：

第一阶段热处理温度为550℃～750℃，第一阶段热处理保温时间为30分钟～90分钟；

第一阶段热处理保温结束后升温至第二阶段热处理温度，所述第二阶段热处理温度为750℃～950℃，第二阶段热处理保温时间为30分钟～90分钟；

第二阶段热处理保温结束后升温至第三阶段热处理温度，所述第三阶段热处理温度为950℃～1200℃，第三阶段热处理保温时间为30分钟～90分钟。

可选的，对所述第一钽靶材坯料进行轧制之前，还包括：对所述第一钽靶材坯料进行第二热处理的步骤；

对所述第一钽靶材坯料进行第二热处理包括：将所述第一钽靶材坯料放入加热炉中，设置加热炉的温度为第二热处理的温度，所述第二热处理的温度为1000℃～1200℃，保温时间为30分钟～90分钟。

可选的，所述对所述钽锭进行锻造包括对所述钽锭进行热锻或冷锻。

可选的，对所述钽锭进行热锻包括：

将所述钽锭放入空气炉中加热至850℃～950℃；

将加热后的钽锭从空气炉中取出放在锻压机上；

利用锻压机的锻锤对加热后的钽锭进行锻压。

可选的，对所述第一钽靶材坯料进行轧制包括对所述第一钽靶材坯料进行热轧或冷轧。

可选的，对所述第一钽靶材坯料进行热轧包括：

将所述第一钽靶材坯料放入加热炉中，设置加热炉的温度为热轧温度，所述热轧温度为800℃～1200℃；之后从加热炉中取出所述第一钽靶材坯料放入压延机上进行多道次轧制，每道次轧制后旋转预设角度再进行下一道次的轧制，多道次轧制后的总变形量为70％～90％。

可选的，当所述锻造为热锻时，形成第一钽靶材坯料时，对所述第一钽靶材坯料进行第二热处理之前，还包括：对所述第一钽靶材坯料进行第一冷却的步骤；