靶材的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種靶材的制作方法。
【背景技術】
[0002]真空濺鍍是由電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉積在基片上成膜，而最終達到對基片表面鍍膜的目的。
[0003]沉積鋁的真空濺鍍工藝中使用鋁靶材。現有技術中，鋁靶材的制作方法如下:
[0004]首先，提供第一靶材坯料，所述第一靶材坯料為圓柱體。
[0005]接著，對第一靶材坯料進行鍛打，鍛打后，形成第二靶材坯料，第二靶材坯料也為圓柱體。
[0006]接著，對第二靶材坯料進行第一熱處理，使第二靶材坯料內部進行結晶，形成第三靶材坯料。第一熱處理的溫度為200°C?300°C，保溫時間為20min?30min。
[0007]接著，將第三靶材坯料放在靜壓機上進行靜壓，靜壓時間小于Imin，形成第四靶材坯料，第四靶材坯料也為圓柱體。靜壓機上的壓頭只是從第三靶材坯料的高度方向下壓第三靶材坯料的上表面(圓形面)，使第三靶材坯料的高度被壓縮50%?60%。
[0008]接著，對第四靶材坯料進行第二熱處理，使第四靶材坯料內部再次進行結晶，形成第五靶材坯料。第二熱處理的溫度為200°C?300°C，保溫時間為20min?30min。
[0009]接著，對第五靶材坯料在常溫下進行壓延處理，形成第六靶材坯料。第六靶材坯料也為圓柱體。
[0010]接著，對第六靶材坯料進行第三熱處理，形成靶材。第三熱處理的為100°C?200 °C，保溫時間為20min?30min。
[0011]現有技術中形成的鋁靶材內部的晶粒尺寸較大，為400 μ m?600 μ m。而且晶粒分布不均勻，從而影響濺鍍速度、進而影響基片上所鍍膜層的質量。
[0012]有鑒于此，實有必要提出一種新的鋁靶材的制作方法，以克服現有技術的缺陷。
【發明內容】
[0013]本發明解決的問題是采用現有的技術中的方法，形成的鋁靶材內部的晶粒尺寸較大，為400 μ m?600 μ m。而且晶粒分布不均勻，從而影響濺鍍速度、進而影響基片上所鍍膜層的質量。
[0014]為解決上述問題，本發明提供一種靶材的制作方法，包括:
[0015]提供第一靶材坯料；
[0016]對所述第一靶材坯料進行鍛打，形成第二靶材坯料；
[0017]對所述第二靶材坯料進行靜壓，形成第三靶材坯料；
[0018]對所述第三靶材坯料進行壓延，形成第四靶材坯料；
[0019]對所述第四靶材坯料進行熱處理，形成靶材。
[0020]可選的，所述第一靶材坯料的材料為鋁。
[0021]可選的，所述第二靶材坯料為圓柱體。
[0022]可選的，所述靜壓為八角靜壓，所述第三靶材坯料為正八棱柱，或者，所述靜壓為九角靜壓，所述第三靶材坯料為正九棱柱。
[0023]可選的，所述靜壓的具體工藝步驟為:
[0024]將第二靶材坯料放置在靜壓機上；
[0025]所述靜壓機的壓頭對第二靶材坯料的側面施加靜壓壓力；
[0026]對第二靶材坯料的側面施加所述靜壓壓力后，對第二靶材坯料的上、下表面施加所述靜壓壓力。
[0027]可選的，所述靜壓溫度為23°C?30°C，所述靜壓壓力為3噸?5噸。
[0028]可選的，所述第一靶材坯料為圓柱體，所述鍛打后，相對于所述第一靶材坯料的高度，第二靶材坯料的高度被拉伸60%?70%。
[0029]可選的，所述鍛打的溫度為100°C?200°C，所述鍛打的壓力為6噸?7噸。
[0030]可選的，所述壓延的溫度為20°C?30°C，所述第四靶材坯料為圓柱體，所述壓延后，所述第四靶材坯料的高度被壓縮60%?70%。
[0031]可選的，所述熱處理的溫度為100°C?200°C，所述熱處理的時間為20min?30mino
[0032]與現有技術相比，本技術方案具有以下優點:
[0033]將第一靶材坯料進行鍛打，使第一靶材坯料中的粗大枝狀晶粒和柱狀晶粒打碎變為細小晶粒，形成第二靶材坯料。接著直接將第二靶材坯料進行靜壓，進一步細化細小晶粒，靜壓施加壓力的過程比較緩慢，進一步細化成細小晶粒后，晶粒狀態不穩定，在靜壓工藝中結晶成穩定狀態的細小晶粒。然后直接進行壓延，將靜壓工藝中結晶形成的較大晶粒再次進一步細化成更加細小的晶粒(晶粒尺寸100 μ m)，形成第四靶材坯料，而且第四靶材坯料內部的晶粒分布很均勻。形成第四靶材坯料后，對所述第四靶材坯料進行熱處理，以消除殘余應力，形成靶材，使得后續對靶材進行機械加工時，防止出現變形的現象。采用本發明的技術方案，可以節省現有技術中鍛打后的第一熱處理、靜壓后的第二熱處理步驟，因此，簡化了工藝流程、降低了生產成本、提高了生產效率。同時產品質量也得到保證。從而提高了濺鍍速度、進而提高了基片上所鍍膜層的質量。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發明的具體實施例的第一靶材坯料的結構示意圖；
[0035]圖2是本發明的具體實施例的第二靶材坯料的結構示意圖；
[0036]圖3是本發明的具體實施例的第三靶材坯料的結構示意圖；
[0037]圖4是本發明的具體實施例的將第三靶材坯料壓延成第四靶材坯料時的示意圖；
[0038]圖5是本發明的具體實施例的第四靶材坯料的結構示意圖；
[0039]圖6是本發明的具體實施例中的壓延過程中的旋轉角度和壓延方向示意圖；
[0040]圖7是本發明的具體實施例中將第四靶材坯料進行熱處理時的示意圖。
【具體實施方式】
[0041]經過創造性勞動，提出一種新的靶材的制作方法，具體為，
[0042]執行步驟SI I，提供第一靶材坯料；
[0043]執行步驟S12，對所述第一靶材坯料進行鍛打，形成第二靶材坯料；
[0044]執行步驟S13，對所述第二靶材坯料進行靜壓，形成第三靶材坯料；
[0045]執行步驟S14，對所述第三靶材坯料進行壓延，形成第四靶材坯料；
[0046]執行步驟S15，對所述第四靶材坯料進行熱處理，形成靶材。
[0047]下面結合附圖，通過具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0048]首先，參考圖1，執行步驟S11，提供第一靶材坯料30。
[0049]本實施例中，第一靶材坯料30為圓柱體。其中第一靶材坯料30的高度為hi。其他實施例中，第一靶材坯料30的截面除了是圓形，還可以為其他形狀，例如為長方形，正方形、環形，其他規則或不規則的形狀。本實施例中，第一靶材坯料30的材料為鋁，而且，鋁的純度要求在99.999%以上。其他實施例中，第一靶材坯料30也可以為其他符合濺鍍性能的材料。
[0050]接著，結合圖2，執行步驟S12，對所述第一靶材坯料30 (參考圖1)進行鍛打，形成第二靶材坯料31。
[0051]所述鍛打的實施方式為利用空氣錘對第一靶材坯料30進行多方向的打擊，包括沿著與第一祀材還料30的圓周方向對第一祀材還料30進行擊打和利用空氣錘對著第一革巴材坯料30的上表面進行擊打。沿著圓周方向對第一靶材坯料30進行擊打使得第一靶材坯料30的高度增加，而圓形橫截面積減小，對第一靶材坯料30的上表面進行擊打使得第一靶材坯料30的高度降低，而圓形橫截面積增大。
[0052]經過發明人多次實踐后的總結，以鍛打對第一靶材坯料30的變形率來衡量鍛打的程度，所述變形率以Λ H表示，其定義為:
[0053]Δ H=|hl-h2|/hl
[0054]本實施例中，hi為鍛打之前第一靶材坯料30的高度，h2為鍛打完成后形成的第二靶材坯料的高度。
[0055]本實施例中，采用利用空氣錘沿著第一靶材坯料30的圓周方向對第一靶材坯料30進行擊打和利用空氣錘對第一靶材坯料30的上表面進行擊打的兩種鍛打方式交替進行。所述鍛打溫度為10(TC?200°C，鍛打的壓力為6噸?7噸。所述鍛打為拉伸鍛打，形成第二靶材坯料31，第二靶材坯料31也為圓柱體，與第一靶材坯料30的高度相比，第二靶材坯料31的高度增加，其變形率達到60%?70%。
[0056]對第一靶材坯料30進行上述方式的鍛打具有以下優點:能夠減少第一靶材坯料30的變形抗力，因而減少被鍛打的第一靶材坯料30變形時所需的鍛壓力，使鍛壓施加的力度大大減小。同時使第一靶材坯料30中的粗大枝狀晶粒和柱狀晶粒打碎變為細小晶粒，使第一靶材坯料30中原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等被壓實和焊合，使形成的第二靶材坯料31的組織變得更加緊密，從而可以提高第二靶材坯料31的塑性和力學性能。鍛打的程度不夠，則對于第一靶材坯料30內部組織的改善效果，以及晶粒細化的程度不夠。而變形率太大，形成的第二靶材坯料31性能較脆，容易在加工中出現裂紋。
[0057]執行步驟S13，參考圖3，對所述第二靶材坯料31 (參考圖2)進行靜壓，形成第三靶材坯料32。
[0058]本實施例中，所述靜壓為八角冷靜壓，靜壓工藝后形成的第三靶材坯料32為正八棱柱。具體過程如下:
[0059]將第二靶材坯料31放置在靜壓機(圖未示)上，常溫下(23°C?30°C)，靜壓機的壓頭對第二靶材坯料31的側面施加靜壓壓力，所述靜壓壓力為3噸?5噸，每一次壓頭的施壓時間為2min?3min。使部分第二靶材坯料31的側面靜壓成一個平面，該平面為第一平面，同時也為后續形成的正八棱柱的一個側面，該側面為第一側面。此時，形成第一靜壓中間體。第一靜壓中間體除第一平面以外的側面都為曲面。
[0060]接著，將第一靜壓中間體順時針旋轉135度角，靜壓機的壓頭繼續下壓第一靜壓中間體的側面，使得部分第一靜壓中間體的曲面靜壓成一個平面，該平面為第二平面，第二平面與第一平面相鄰，且互成135度角。第二平面也為后續形成的正八棱柱的第二側面。當然，第二側面與第一側面相連且互成135度角。此時，形成第二靜壓中間體。
[0061]接著，將第二靜壓中間體順時針旋轉135度角，靜壓機的壓頭繼續下壓第二靜壓中間體的側面，使得部分第二靜壓中間體的曲面靜壓成一個平面，該平面為第三平面，第三平面與第二平面相鄰，且互成135度角。第三平面也為后續形成的正八棱柱的第三側面。當然，第三側面與第二側面相連且互成135度角。此時，形成第三靜壓中間體。
[0062]接著，將第三靜壓中間體順時針旋轉135度角，靜壓機的壓頭繼續下壓第三靜壓中間體的側面，使得部分第三靜壓中間體的曲面靜壓成一個平面，該平面為第四平面，第四平面與第三平面相鄰，且互成135度角。第四平面也為后續