[发明专利]一种靶材晶粒微细化的制成工艺

说明书

本发明公开了一种靶材晶粒微细化的制成工艺，首先将铝锭进行加热至170‑220℃后进行一次压延，一次压延过程中设计压延道次为≧2次，每次压下量相等，得半成品靶材；然后再对半成品靶材加热至300‑350℃后进行二次压延，二次压延中分为≧2个道次，第一道次压下量低于其余道次的压下量，得到成品靶材，通过金相显微镜观察发现，成品靶材中晶粒的平均尺寸≦90μm，且晶粒的尺寸分布更加集中。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，具体涉及一种靶材晶粒微细化的制成工艺。

背景技术

在半导体工业中，靶材可以通过溅射工艺、离子镀或其他镀膜工艺形成表面镀膜的薄膜材料，从而发挥各种各样的作用。对于铝靶材而言，在其制备过程中，首先需要对高纯铝进行一系列的加工，制成具有一定形状和尺寸的材料，随后经过成膜过程，制得半成品材料，用于工业生产。

铝靶材的生产过程包括：第一，高纯铝的生产：从铝土矿中提取氧化铝，经过电解、熔炼等过程，得到纯度达到99％以上的铝材料。第二，铝靶材的变形处理：以高纯铝锭为原材料，进行锻造、轧制、热处理等工艺过程，主要是使铝晶粒微细化，提高铝锭致密度，以满足溅射成膜的要求。第三，机械加工：对经过晶粒微细化处理的铝靶材进行机械加工，提高铝靶材表面精度和表面质量，并使其与镀膜机的螺纹相连接。在上述生产过程中，第二步“铝靶材的变形处理”是重要的工艺过程，经过良好处理的铝靶材的晶粒更加细小，尺寸更加均匀，能够满足更高精度的需求。

在对铝靶材进行处理，以使铝晶粒尺寸更加细小和均匀这一方面，也已有多种工艺方法。中国发明专利申请CN110484874A(一种高纯铝管溅射靶材的制备方法)中，在对高纯铝进行加热和挤压之前，首先采用了多向锻造的方法，将高纯铝的晶粒尺寸降低至1000μm以下，然后通过改变加热温度、挤压温度以及挤压速度，最终经过轧制过程，可以将铝晶粒尺寸降低至150μm以下。中国发明专利申请CN109174996A(TFT液晶面板配线层用高纯铝靶材的板材压延工艺)首先对铝锭进行加热、控温、压延、校直等工艺，制得半成品，然后进行冷却，最后再经过加热、控温、压延、校直等工艺得到靶材，成品铝靶材中的铝晶粒尺寸可达到200μm以下。然而，上述两件专利中，铝晶粒尺寸仍然较大，并不能满足高精度器件的使用需求。

中国发明专利申请CN105525149A(一种铝合金溅射靶材的制备方法)中，首先利用冷模磁力搅拌工艺铸造得到铝锭，对铝锭进行部分均匀化热处理，在铝锭内部得到直径为1-2μm的析出相；然后对铝锭进行多向模锻，细化晶粒；再通过中间退火以消除内应力，冷轧以进一步细化晶粒；最后经过再结晶退火，得到了晶粒尺寸为20-50μm的铝合金靶材。然而这种方法需要自行铸造得到铝锭，并对其进行加工，因此并不适用于所有的铝锭的加工，因此适用范围较窄。美国专利US174916通过等通道转角挤压的方法可制备得到晶粒尺寸在30μm以下的铝合金靶材，然而需要利用到特殊的设备，且工艺复杂，因此生产成本高，不适于在工业中大规模推广使用。

同时，对于靶材而言，除了要求较小的晶粒尺寸之外，为了得到性能更好、精度更高的靶材产品，对其晶粒尺寸的均匀性也有较高的要求，然而上述几件专利申请中，靶材中晶粒尺寸的分布不够集中，因此难以满足实际的工业需求。

发明内容

本发明欲解决的技术问题是现有技术中靶材的晶粒尺寸较大，且尺寸分布不够集中，以及在靶材制成工艺中存在工艺复杂和生产成本较高等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种靶材晶粒微细化的制成工艺，包括如下步骤：

(1)一次压延：将铝锭加热至170-220℃，然后进行一次压延，得半成品靶材；

(2)二次压延：将半成品靶材再次加热至300-350℃，然后进行二次压延，得成品靶材；

所述步骤(1)中，一次压延过程分为≧2个道次进行，每个道次的压下量相等；