靶材热处理方法技术

一种靶材热处理方法，包括：提供靶材，所述靶材待达到预定工艺温度；提供砂子，预热所述砂子到初始温度，所述初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度；将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中；升温埋有靶材的所述砂子到预定工艺温度，对所述靶材进行热处理。采用所述靶材热处理方法提高了热处理后靶材的性能。

【技术实现步骤摘要】
靶材热处理方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种靶材热处理方法。
技术介绍
靶材是通过磁控溅射、多弧离子镀或其它类型的镀膜系统在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源，靶材一般分为金属靶材、陶瓷靶材和合金靶材。其中，金属靶材是一种重要的靶材。金属靶材的制作过程包括：熔炼、均匀化处理、塑性变形加工和热处理等步骤。在严格控制金属靶材纯度的基础上，通过选择不同的塑性变形加工条件和热处理条件，调整金属靶材的晶粒取向和晶粒尺寸，最终得到满足溅射过程要求的金属靶材。其中，热处理是金属靶材设计和加工过程中不可或缺的工艺，所述热处理与塑性变形加工紧密结合，主要为了实现材料的再结晶，使得金属靶材的组织均匀。对所述金属靶材施加不同的热处理温度、保温时间和加热方式，可以获得具有不同金属材料组织结构的金属靶材。在金属靶材中，热敏感的金属靶材对热处理工艺条件的要求较高，而采用现有技术的靶材热处理方法对热敏感金属靶材进行热处理后，金属靶材的性能较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种靶材热处理方法，以提高靶材的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种靶材热处理方法，包括：提供靶材，所述靶材待达到预定工艺温度；提供砂子，预热所述砂子到初始温度，所述初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度；将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中；升温埋有靶材的所述砂子到预定工艺温度，对所述靶材进行热处理。可选的，所述靶材为铜靶材或钛靶材。可选的，所述铜靶材的纯度范围为4N5～6N；所述钛靶材的纯度范围为4N5～6N。可选的，当所述靶材为铜靶材时，所述预定工艺温度为250摄氏度～350摄氏度。可选的，所述初始温度为100摄氏度～250摄氏度。可选的，对所述铜靶材进行热处理之后，所述铜靶材的晶粒大小为15um～30um。可选的，当所述靶材为钛靶材时，所述预定工艺温度为350摄氏度～500摄氏度。可选的，所述初始温度为200摄氏度～400摄氏度。可选的，对所述钛靶材进行热处理之后，所述钛靶材的晶粒大小为8um～20um。可选的，当所述靶材为铜靶材时，在将所述靶材从初始温度升温至预定工艺温度的过程中，所述砂子的升温速率为3摄氏度/分钟～10摄氏度/分钟；当所述靶材为钛靶材时，在将所述靶材从初始温度升温至预定工艺温度的过程中，所述砂子的升温速率为5摄氏度/分钟～12摄氏度/分钟。可选的，所述热处理的工艺步骤为：升温所述靶材至预定工艺温度；在预定工艺温度下对所述靶材进行第二保温。可选的，当所述靶材为铜靶材时，所述第二保温的时间为1小时～3小时；当所述靶材为钛靶材时，所述第二保温时间为1小时～3小时。可选的，所述砂子的材料为碳化硅、氧化硅或石英砂。可选的，所述砂子的规格为45号、60号、70号、80号或90号。可选的，当所述靶材为铜靶材时，所述靶材的体积与所述砂子的体积比为4:5～4:7；当所述靶材为钛靶材时，所述靶材的体积与所述砂子的体积比为4:5～4:9。可选的，所述靶材的数量为两个以上。可选的，各个靶材水平放置于砂子中，各个靶材分立且层叠放置于砂子中，相邻靶材之间的垂直间距大于等于2mm。可选的，各个靶材水平放置于砂子中，各个靶材分立且处于同一个水平面，相邻靶材之间的距离大于等于5mm。可选的，所述砂子放置于砂浴盆中，所述砂浴盆为圆柱形。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的靶材热处理方法中，将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中，然后将具有初始温度的砂子升温到预定工艺温度，使得靶材从砂子中接受热量而升温至预定工艺温度，所述预定工艺温度为所述靶材最终需要的工艺温度。由于初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度，所以在将所述靶材放入具有初始温度的砂子中的过程中，所述靶材瞬时接受的能量较低，避免了所述靶材局部晶粒长大，从而使得所述靶材中的晶粒均匀。进一步的，当所述靶材为铜靶材时，选择所述砂子的体积和所述铜靶材体积的比值为4:5～4:7，在此条件下，所述砂子可以平稳的传输热量给所述铜靶材，使得所述铜靶材晶粒均匀，且能够提高工艺效率。当所述靶材为钛靶材时，所述靶材的体积与所述砂子的体积比为4:5～4:9，在此条件下，所述砂子可以平稳的传输热量给所述钛靶材，使得所述钛靶材晶粒均匀，且能够提高工艺效率。附图说明图1为本专利技术一实施例中靶材热处理方法的流程示意图。图2至图6为本专利技术一实施例中靶材热处理方法中的实施示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，采用现有技术的靶材热处理方法对靶材进行热处理后，靶材的性能较差。本专利技术一个实施例提供一种靶材热处理的方法，包括：提供靶材；提供砂子并预热所述砂子至预定工艺温度；将已预热的砂子包覆所述靶材，对所述靶材进行热处理。研究发现，采用上述实施例中靶材热处理方法对所述靶材进行热处理后，靶材的性能较差，原因在于：预热砂子，即将砂子温度升到靶材需要的预定工艺温度，然后将所述靶材放入已经预热的砂子中，对所述靶材进行热处理。由于靶材的温度远低于预定工艺温度，，所以在将所述靶材放入已经预热的砂子中的过程中，靶材瞬时接受所述砂子的能量较大，容易出现靶材局部晶粒长大的现象，使得靶材中晶粒均匀性较差。尤其对于热敏感的靶材，采用上述靶材热处理的方法对靶材进行热处理后，靶材中晶粒的均匀性更差。在此基础上，本专利技术另一实施例提供一种靶材热处理的方法，参考图1，包括步骤：S10，提供靶材，所述靶材待达到预定工艺温度；S11，提供砂子，预热砂子到初始温度，所述初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度；S12，将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中；S13，升温埋有靶材的所述砂子到预定工艺温度，对所述靶材进行热处理。本专利技术提供的靶材热处理方法中，将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中，然后将具有初始温度的砂子升温到预定工艺温度，使得靶材从砂子中接受热量而升温至预定工艺温度，所述预定工艺温度为所述靶材最终需要的工艺温度。由于初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度，所以在将所述靶材放入具有初始温度的砂子中的过程中，所述靶材瞬时接受的能量较低，避免了所述靶材局部晶粒长大，从而使得所述靶材中的晶粒均匀。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图2，提供靶材100，所述靶材100待达到预定工艺温度。所述靶材100为后续进行热处理的对象。所述靶材100为铜靶材或钛靶材。在其它实施例中，所述靶材100可以选择其它材料的靶材。本实施例中，所述靶材100为高纯度的铜靶材，其纯度大于等于4N。具体的，所述铜靶材的纯度为4N5、5N或6N，其中，所述4N5表示纯度为99.995％，5N表示为99.999％，而6N表示纯度为99.9999％。在另一个实施例中，所述靶材为高纯度的钛靶材，其纯度大于等于4N，具体的，所述钛靶材的纯度为4N5、5N或6N。所述预定工艺温度为所述靶材100后续热处理过程中最终需要达到的温度。若预定工艺温度过低，靶材100中晶粒结晶不充分；若预定工艺温度过高，所述靶材100中晶粒容易长大，尺寸超出工艺需要的范围。因此，需要选择合适的预定工艺温度作为所述靶材100的最终工艺温度。且不同材质的靶材100在后续热处理过程中需要达到的预定工艺温度不同。根据所述靶材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种靶材热处理方法，其特征在于，包括：提供靶材，所述靶材待达到预定工艺温度；提供砂子，预热所述砂子到初始温度，所述初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度；将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中；升温埋有靶材的所述砂子到预定工艺温度，对所述靶材进行热处理。

【技术特征摘要】
1.一种靶材热处理方法，其特征在于，包括：提供靶材，所述靶材待达到预定工艺温度；提供砂子，预热所述砂子到初始温度，所述初始温度比所述预定工艺温度至少低100摄氏度；将所述靶材埋入具有初始温度的砂子中；升温埋有靶材的所述砂子到预定工艺温度，对所述靶材进行热处理。2.根据权利要求1所述的靶材热处理方法，其特征在于，所述靶材为铜靶材或钛靶材。3.根据权利要求2所述的靶材热处理方法，其特征在于，所述铜靶材的纯度范围为4N5～6N；所述钛靶材的纯度范围为4N5～6N。4.根据权利要求1所述的靶材热处理方法，其特征在于，当所述靶材为铜靶材时，所述预定工艺温度为250摄氏度～350摄氏度。5.根据权利要求4所述的靶材热处理方法，其特征在于，所述初始温度为100摄氏度～250摄氏度。6.根据权利要求5所述的靶材热处理方法，其特征在于，对所述铜靶材进行热处理后，所述铜靶材的晶粒大小为15um～30um。7.根据权利要求1所述的靶材热处理方法，其特征在于，当所述靶材为钛靶材时，所述预定工艺温度为350摄氏度～500摄氏度。8.根据权利要求7所述的靶材热处理方法，其特征在于，所述初始温度为200摄氏度～400摄氏度。9.根根据权利要求8所述的靶材热处理方法，其特征在于，对所述钛靶材进行热处理后，所述钛靶材的晶粒大小为8um～20um。10.根据权利要求1所述靶材热处理方法，其特征在于，当所述靶材为铜靶材时，在将所述靶材从初始温度升温至预定工艺温度的过程中，所述砂子的升温速率为3摄氏度/分钟～10摄氏度/分钟；当所述靶材为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，相原俊夫，大岩一彦，王学泽，廖培君，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33