專利名稱：鉭靶材制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靶材制造領(lǐng)域，尤其涉及鉭靶材制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的多數(shù)靶材的加工方法主要是控制塑性變形方式、變形速率，并且控制過(guò)程中的溫度變化。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?0816972. 1中國(guó)專利申請(qǐng)介紹了一種制備濺射靶材的方法。以至少5%的加工百分比和至少100% /秒的加工速率對(duì)金屬材料進(jìn)行塑性加工，并且控制材料加工過(guò)程中的溫度變化，這樣可以良好的控制材料的晶粒度尺寸。參見(jiàn)圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的鉭靶材制作方法包括以下步驟步驟Si，提供鉭料件；步驟S2，對(duì)鉭料件進(jìn)行切割；步驟S3，對(duì)切割后的鉭料件進(jìn)行塑性變形，且在塑性變形后進(jìn)行熱處理；步驟S4，對(duì)熱處理后的鉭料件進(jìn)行冷卻處理，使其降至室溫；步驟S5，對(duì)鉭料件進(jìn)行冷軋?zhí)幚恚瞥摄g靶材。采用上述方法得到的鉭靶材可以應(yīng)用在8英寸硅片生產(chǎn)工藝過(guò)程中，但是當(dāng)上述鉭靶材應(yīng)用在12英寸硅片生產(chǎn)工藝過(guò)程中時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)靶材濺射速度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。究其原因發(fā)現(xiàn)，上述鉭靶材的內(nèi)部組織不均勻，出現(xiàn)了分層現(xiàn)象，圖2示出了鉭靶材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，其中陰影部分表示不均勻區(qū)域，該區(qū)域?yàn)R射速度不穩(wěn)定。因此，如何使得鉭靶材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，不出現(xiàn)分層現(xiàn)象就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鉭靶材制作方法，以得到內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，不出現(xiàn)分層現(xiàn)象的鉭靶材。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鉭靶材制作方法，包括提供金屬料件，所述金屬料件為鉭或者鉭合金；對(duì)所述金屬料件依次進(jìn)行塑性變形和熱軋，制作成靶材。可選地，所述進(jìn)行塑性變形包括1次或多次鍛打，在每次所述鍛打之前，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理。可選地，所述熱軋包括對(duì)塑性變形后的金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理，采用壓延機(jī)對(duì)預(yù)熱處理后的金屬料件進(jìn)行1次或多次軋制。可選地，所述進(jìn)行預(yù)熱處理包括將所述金屬料件的溫度加熱至300°C 800°C， 并在上述溫度下保持0 5小時(shí)。可選地，在所述鍛打之后，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行熱處理。可選地，所述鉭靶材制作方法還包括在所述熱軋之后，對(duì)金屬料件進(jìn)行熱處理。可選地，所述進(jìn)行熱處理包括將所述金屬料件的溫度加熱至1000°C 1500°C，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)；對(duì)金屬料件進(jìn)行冷卻處理，使其回復(fù)至常溫。可選地，所述冷卻處理為空冷方式或水冷方式。可選地，所述鉭靶材制作方法還包括在所述熱軋之后，對(duì)鉭靶材進(jìn)行線切割處理和整平處理。可選地，所述鉭靶材制作方法還包括在進(jìn)行所述塑性變形之前或進(jìn)行所述塑性變形之后，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行切割處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)在對(duì)金屬料件進(jìn)行塑性變形之后，對(duì)金屬料件進(jìn)行熱軋，使得金屬料件在軋制過(guò)程中比較軟，從而金屬料件的變形比較均勻，最終可以改變鉭靶材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使得鉭靶材的組織結(jié)構(gòu)上下均勻，沒(méi)有分層現(xiàn)象。2)所述進(jìn)行塑性變形包括1次或多次鍛打，在每次鍛打之前，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理，從而可以改變金屬料件內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，使得金屬料件消除應(yīng)力并得到軟化， 提高其塑性，最終進(jìn)一步使得鉭靶材的結(jié)構(gòu)很均勻。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種鉭靶材制作方法的流程示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中鉭靶材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的鉭靶材制作方法的流程示意圖；圖4為圖3中熱軋工藝的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)制作的鉭靶材，內(nèi)部組織不均勻，出現(xiàn)了分層現(xiàn)象。為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種鉭靶材制作方法，在進(jìn)行塑性變形后，采用熱軋的方式得到鉭靶材，從而改變了鉭靶材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使得鉭靶材的組織結(jié)構(gòu)上下均勻， 沒(méi)有分層現(xiàn)象。本發(fā)明實(shí)施例提供一種鉭靶材制作方法，如圖3所示，包括步驟Sl 1，提供金屬料件，所述金屬料件為鉭或鉭合金；步驟S12，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行塑性變形；步驟S13，對(duì)塑性變形后的金屬料件進(jìn)行熱軋，制作成鉭靶材。下面結(jié)合附圖對(duì)上述圖3中所示的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先執(zhí)行步驟S11，提供金屬料件。本實(shí)施例中所述金屬料件可以為鉭或鉭合金，如4N的鉭(即純度為99. 99%的鉭)，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述鉭的純度還可以為其他純度。在實(shí)際應(yīng)用中，金屬料件可以是從金屬錠中經(jīng)切斷后的一部分，即在進(jìn)行塑性變形之前可以對(duì)金屬料件進(jìn)行切割處理。金屬料件的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)際要求，可以為圓柱體、長(zhǎng)方體、環(huán)形、圓錐體或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種，其厚度可以為IOOmm至300mm不等。接著執(zhí)行步驟S12，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行塑性變形。本實(shí)施例中所述進(jìn)行塑性變形包括進(jìn)行1次或多次鍛打，其中，在每次鍛打之前都可以進(jìn)行預(yù)熱處理。所述進(jìn)行預(yù)熱處理包括將所述金屬料件的溫度加熱至300°C 800°C，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)。在實(shí)際應(yīng)用中，所述預(yù)熱處理具體包括將金屬料件置于熱處理裝置中，在所述熱處理裝置中可充入可控氣氛或保護(hù)氣氛，例如惰性氣體；將溫度提高至 300°C、500°C、700°C或800°C等，并在上述溫度下保持0小時(shí)、1小時(shí)、3小時(shí)或5小時(shí)等。通過(guò)在鍛打前進(jìn)行上述預(yù)熱處理，可以改變金屬料件內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，使得金屬料件消除應(yīng)力并得到軟化，提高其塑性，最終使得其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻。本實(shí)施例中所述鍛打可以采用氣錘(Air Hammer)完成，其對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，故在此不再贅述。本實(shí)施例在鍛打之后，還可以對(duì)金屬料件進(jìn)行熱處理。所述熱處理為真空熱處理，所述進(jìn)行熱處理包括將所述金屬料件的溫度加熱至 1000°C 1500°C，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)；對(duì)金屬料件進(jìn)行冷卻處理，使其回復(fù)至常溫。在實(shí)際應(yīng)用中，熱處理具體包括將鍛打后的金屬料件置于熱處理裝置中，在所述熱處理裝置中可充入可控氣氛或保護(hù)氣氛，例如惰性氣體；將溫度提高至I000°c、i20(rc、 1300°C或1500°C等，并在上述溫度下保持0小時(shí)、1小時(shí)、2小時(shí)或5小時(shí)等；對(duì)金屬料件進(jìn)行冷卻處理，使其回復(fù)至常溫。其中，所述的冷卻處理可以采用空冷方式或水冷方式。通過(guò)塑性變形之前的預(yù)熱處理，可以使得金屬料件變得比較軟，保證后續(xù)塑性變形的均勻性；進(jìn)而塑性變形可以均勻地使得金屬料件中的大晶粒變?yōu)槲⒕Я＃欢ㄟ^(guò)塑性變形之后的熱處理，可以實(shí)現(xiàn)金屬材料的再結(jié)晶，使得金屬材料的內(nèi)部組織均勻。在進(jìn)行塑性變形之后，還可以根據(jù)所需靶材的尺寸要求，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行切割處理。接著執(zhí)行步驟S13，對(duì)塑性變形后的金屬料件進(jìn)行熱軋。本實(shí)施例中，采用熱軋工藝對(duì)金屬料件進(jìn)行軋制，因此需要對(duì)金屬料件進(jìn)行預(yù)熱， 即對(duì)具有一定溫度的金屬料件進(jìn)行軋制。本實(shí)施例在對(duì)金屬料件進(jìn)行塑性變形之后，對(duì)金屬料件進(jìn)行熱軋，從而可以使得金屬料件比較軟，在軋制過(guò)程中，內(nèi)部組織和表面組織的壓延程度均勻一致，即通過(guò)預(yù)熱處理可以改變鉭靶材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使得鉭靶材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)上下均勻，沒(méi)有分層現(xiàn)象。所述熱軋包括將塑性變形后的金屬料件預(yù)熱到300°C到800°C之間，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)；采用壓延機(jī)對(duì)所述金屬料件進(jìn)行1次或多次軋制。具體地，對(duì)塑性變形后的金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理，所述預(yù)熱處理具體包括將金屬料件置于熱處理裝置中，在所述熱處理裝置中可充入可控氣氛或保護(hù)氣氛，例如惰性氣體； 將溫度提高至300°C 800°C，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)，如將溫度提高至300°C、 500°C、700°C或800°C等，并在上述溫度下保持0小時(shí)、1小時(shí)、3小時(shí)或5小時(shí)等。在對(duì)塑性變形后的金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理后，對(duì)溫度為300°C 800°C的金屬料件進(jìn)行軋制，具體采用軋機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述軋機(jī)一般包括軋輥、輥距調(diào)節(jié)裝置，傳動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)等。在實(shí)際應(yīng)用中，參考圖4，所述軋制工藝具體包括第一步，調(diào)節(jié)第一軋輥41a和第二軋輥41b間的輥距h。本實(shí)施例中，軋機(jī)配置有上下對(duì)稱設(shè)置的第一軋輥41a和第二軋輥41b，二者的輥距h (即縫隙距離，為第一軋輥41a 和第二軋輥41b圓心的距離減去軋輥的直徑得到的值)為軋制目標(biāo)量，輥距h可以通過(guò)輥距調(diào)節(jié)裝置來(lái)進(jìn)行設(shè)定。輥距調(diào)節(jié)裝置根據(jù)壓下量或變形速率設(shè)定輥距h，其中，壓下量(mm)定義為產(chǎn)品總的變形量，即產(chǎn)品的初始厚度減去產(chǎn)品的最終厚度；變形速率(mm/次)定義為每一道次軋制產(chǎn)品的變形量。每一道次的變形速率可以相同，即可以根據(jù)壓下量和軋制的道次數(shù)計(jì)算變形速率；每一道次的變形速率也可以不同，即可以根據(jù)壓下量和軋制的道次數(shù)分別設(shè)定每一道次的變形量。另外，雖然在本實(shí)施例中是以對(duì)稱設(shè)置的上下兩個(gè)軋輥為例進(jìn)行說(shuō)明的，但并不以此為限，在其他實(shí)施例中，軋機(jī)所配置的軋輥還可以是三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)甚至是更多個(gè)，所述多個(gè)軋輥可以在上下對(duì)稱設(shè)置或依序排列設(shè)置。第二步，將金屬料件20送至第一軋輥41a和第二軋輥41b之間。利用傳動(dòng)裝置 (未標(biāo)示)可以將金屬料件20送至軋機(jī)所配置的第一軋輥41a和第二軋輥41b之間，傳動(dòng)裝置可以控制金屬料件20進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)。第三步，通過(guò)第一軋輥41a和第二軋輥41b的轉(zhuǎn)動(dòng)，將金屬料件20進(jìn)行軋制，送出符合所述軋制目標(biāo)量的金屬料件或靶材。第一軋輥41a和第二軋輥41b由控制系統(tǒng)控制， 可以進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第一軋輥41a和第二軋輥41b的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以相同，也可以不同。本實(shí)施例中，如圖4所示，控制系統(tǒng)控制上面的第一軋輥41a逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，控制系統(tǒng)控制下面的第二軋輥4 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)上下二個(gè)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，逐步將傳動(dòng)裝置送來(lái)的金屬料件20進(jìn)行壓延，使得金屬料件20在第一軋輥41a和第二軋輥41b的壓合作用下壓延減薄。重復(fù)執(zhí)行多道次的軋制工藝，最終就可將金屬料件20壓延成所需的鉭靶材。在熱軋之后，還可以對(duì)金屬料件進(jìn)行熱處理，所述熱處理同塑性變形中鍛打之后進(jìn)行的熱處理類似，在此不再贅述。在進(jìn)行熱處理之后，還可以對(duì)得到的鉭靶材進(jìn)行線切割處理，具體可以為電火花線切割，從而將壓延后的金屬料件切割得到所需的尺寸；在線切割處理之后還可以對(duì)鉭靶材進(jìn)行整平處理，具體可以為打磨，從而使得線切割后的鉭靶材的表面比較平整。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹。以下為4N的鉭靶材的制作工藝步驟及結(jié)果1)提供鉭金屬錠；2)對(duì)鉭金屬錠進(jìn)行切割處理，得到直徑為180mm、厚度為140mm的鉭金屬料件；3)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第一次預(yù)熱處理，具體為將鉭金屬料件加熱至500°C且保溫 1小時(shí)；4)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第一次鍛打，使其尺寸變?yōu)檫呴L(zhǎng)為120mm和120mm、厚度為 247mm的長(zhǎng)方體；
5)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第一次真空熱處理，具體為將鉭金屬料件加熱至1300°C且保溫2小時(shí)后，將鉭金屬料件水冷至室溫；6)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第二次預(yù)熱處理，具體為將鉭金屬料件加熱至500°C且保溫 2小時(shí)；7)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第二次鍛打，使其尺寸變?yōu)檫呴L(zhǎng)為180mm和180mm、厚度為 109. 7mm的長(zhǎng)方體；8)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第三次預(yù)熱處理，具體為將鉭金屬料件加熱至500°C且保溫 3小時(shí)；9)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第三次鍛打，使其尺寸變?yōu)橹睆綖?30mm、厚度為^Smm的圓柱體；10)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第二次真空熱處理，具體為將鉭金屬料件加熱至1300°C且保溫2小時(shí)后，將鉭金屬料件水冷至室溫；11)將鉭金屬料件切割為3個(gè)直徑為130mm、厚度為75mm的圓柱體；12)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行第四次預(yù)熱處理，具體為將鉭金屬料件加熱至500°C且保溫3小時(shí)后；13)對(duì)鉭金屬料件進(jìn)行軋制處理，使其尺寸變?yōu)橹睆綖?76mm、厚度為9mm的圓柱體，至此得到鉭靶材；14)對(duì)鉭靶材進(jìn)行第三次真空熱處理，具體為將鉭靶材加熱至1200°C且保溫2小時(shí)后，將鉭靶材水冷至室溫；15)對(duì)鉭靶材進(jìn)行線切割處理和整平處理，使其尺寸變?yōu)橹睆綖?32mm、厚度為 9mm的圓柱體。本實(shí)施例得到的鉭靶材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)上下均勻，沒(méi)有分層現(xiàn)象，可以很好地應(yīng)用在12英寸及以上尺寸硅片的生產(chǎn)工藝中。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鉭靶材制作方法，其特征在于，包括提供金屬料件，所述金屬料件為鉭或者鉭合金；對(duì)所述金屬料件依次進(jìn)行塑性變形和熱軋，制作成靶材。
2.如權(quán)利要求1所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，所述進(jìn)行塑性變形包括1次或多次鍛打，在每次所述鍛打之前，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理。
3.如權(quán)利要求1所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，所述熱軋包括對(duì)塑性變形后的金屬料件進(jìn)行預(yù)熱處理，采用壓延機(jī)對(duì)預(yù)熱處理后的金屬料件進(jìn)行1次或多次軋制。
4.如權(quán)利要求2或3所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，所述進(jìn)行預(yù)熱處理包括將所述金屬料件的溫度加熱至300°C 800°C，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)。
5.如權(quán)利要求2所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，在所述鍛打之后，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行熱處理。
6.如權(quán)利要求1所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，還包括在所述熱軋之后，對(duì)金屬料件進(jìn)行熱處理。
7.如權(quán)利要求5或6所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，所述進(jìn)行熱處理包括將所述金屬料件的溫度加熱至100(TC 1500°C，并在上述溫度下保持0 5小時(shí)；對(duì)金屬料件進(jìn)行冷卻處理，使其回復(fù)至常溫。
8.如權(quán)利要求7所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，所述冷卻處理為空冷方式或水冷方式。
9.如權(quán)利要求1所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，還包括在所述熱軋之后，對(duì)鉭靶材進(jìn)行線切割處理和整平處理。
10.如權(quán)利要求1所述的鉭靶材制作方法，其特征在于，還包括在進(jìn)行所述塑性變形之前或進(jìn)行所述塑性變形之后，對(duì)所述金屬料件進(jìn)行切割處理。
全文摘要
一種鉭靶材制作方法，包括提供金屬料件，所述金屬料件為鉭或者鉭合金；對(duì)所述金屬料件依次進(jìn)行塑性變形和熱軋，制作成靶材。本發(fā)明可以得到內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，不出現(xiàn)分層現(xiàn)象的鉭靶材。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102296272SQ20111023655
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者周友平, 姚力軍, 潘杰, 王學(xué)澤 申請(qǐng)人:寧波江豐電子材料有限公司