一种铜靶的制备方法技术

本发明专利技术提供一种铜靶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种铜靶的制备方法


[0001]本专利技术涉及靶材制备
，尤其涉及一种铜靶的制备方法
。

技术介绍

[0002]随着集成电路的快速发展，对超高纯铜及铜合金靶材的微观组织和结构提出了更高要求
。
为提高磁控溅射靶材的溅射效率以及保证薄膜的成品质量和成品率，对超纯铜及铜合金靶材的纯度
、
晶粒细化
、
晶向组织结构均匀化要求极为苛刻，对于靶材晶粒尺寸而言，在一定尺度上，晶粒越细小，其溅射速率越快，而且晶粒尺寸大小越均匀，薄膜的沉积速率越高，薄膜厚度分布也更均匀，薄膜性能更加稳定
。
[0003]CN104128740A
公开了一种铜靶材的制备方法，包括：先采用热锻工艺将铜坯料进行致密化处理，在经冷却后，形成第一铜靶材坯料；轧制所述第一铜靶材坯料，使之厚度降低
10
～
50
％，形成第二铜靶材坯料；将所述第二铜靶材坯料进行退火处理，形成铜靶材
。
[0004]CN104694888A
公开了一种高纯铜溅射靶材的制备方法，该方法主要包括：高纯铜靶材坯料在高温下进行镦粗拔长的塑性变形
。
经过多轮次的镦粗拔长变形后，将靶材坯料冷却
。
对冷却后的高纯铜靶材坯料进行压延变形制备成高纯铜靶坯
。
然后对靶坯进行热处理，得到组织细小均匀的高纯铜靶材
。
[0005]CN113817995A
公开了一种高纯铜靶材及其制备方法，所述制备方法包括：将铜靶坯依次进行锻伸
、
第一热处理
、
压延和第二热处理；所述第一热处理的温度为
695
‑
705℃
；所述第二热处理的温度为
895
‑
905℃。
[0006]但上述方法均采用人工锻造
、
轧制等实现靶材的晶粒细化，组织均匀，人工对铸锭进行多向锻造会造成不同批次靶坯有一定的差异性，会影响其在
PVD
时的表现，例如溅射速率，均匀性等性能会产生一定的差异
。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种铜靶的制备方法，通过使用锻造模具，精准控制每次锻造塑性变形的变形程度，保证每枚靶材锻造工艺的一致性，促进铜靶材晶粒细化，保证晶向组织结构均匀化
。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种铜靶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0010](1)
温度为
500
～
700℃
条件下预热的铜铸锭，进行三向锻造，水冷后得到半成品铜铸锭；
[0011]所述三向锻造包括预热的铜铸锭依次放入第一模具进行第一锻造
、
放入第二模具进行第二锻造和放入第一模具进行第三锻造；
[0012](2)
采用第三模具对所述半成品铜铸锭打圆，依次经热处理
、
轧制和机加工，得到铜靶；
[0013]所述热处理的温度为
250
～
350℃。
[0014]本专利技术所述的铜靶的制备方法在温度为
500
～
700℃
条件下对铜铸锭进行预热，可以保证后续进行锻造时铸锭不开裂，且最终得到的铜靶材晶粒细小
。
预热的铜铸锭在第一模具和第二模具内进行三向锻造，在第三模具内打圆处理，保证不同批次靶坯锻造工艺的一致性
。
而且半成品铜铸锭打圆后在温度为
250
～
350℃
进行热处理，使得最终得到的铜靶材晶粒细小且晶向组织结构均匀
。
本专利技术简化了制备方法，降低了生产成本，提高了生产效率和靶材利用率，有利于规模化生产
。
[0015]本专利技术中对轧制和机加工不进行详细的限定，按照最终铜靶的尺寸要求，通过轧机轧制至所需厚度，机加工至所需的靶材尺寸即可
。
[0016]优选地，步骤
(1)
所述预热的保温时间
1.5
～
2.5h
，例如可以是
1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、2h、2.3h
或
2.5h
等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0017]优选地，步骤
(1)
所述第一模具的材质包括
4Cr5MoSiV1
钢
。
[0018]优选地，所述第二模具的材质包括
4Cr5MoSiV1
钢
。
[0019]优选地，步骤
(1)
所述第一锻造
、
第二锻造和第三锻造均在
20
～
30℃
进行，例如可以是
20℃、23℃、25℃、28℃、29℃
或
30℃
等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0020]本专利技术所述第一锻造
、
第二锻造和第三锻造均在
20
～
30℃
进行，为冷锻处理，相较于现有技术采用热锻处理来具有使晶粒均匀，细化晶粒的优势
。
[0021]优选地，步骤
(1)
所述铜铸锭经三向锻造后的的形变量为
300
～
450
％，例如可以是
300
％
、310
％
、320
％
、350
％
、380
％
、400
％
、430
％或
450
％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0022]优选地，步骤
(1)
所述三向锻造进行2～3轮，例如可以是2轮或3轮
。
[0023]优选地，步骤
(2)
所述第三模具的材质包括
4Cr5MoSiV1
钢
。
[0024]本专利技术所述第一模具
、
第二模具和第三模具的材质均包括
4Cr5MoSiV1
钢，该材质相较于现有的模具材质
Cr12
钢而言，具有耐热性好，使用寿命长等优点
。
[0025]本专利技术所述第一模具和第二模具为立方体，实现了对立方体铜铸锭的三向锻造；所述第三模具为圆盘形，对半成品铜铸锭打圆
。
所述第一模具
、
第二模具和第三模具的结构类型，均由上模和下模组成，而且上模和下模之间是通过螺栓连接
。
[0026]本专利技术所述第一模具
、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铜靶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)
温度为
500
～
700℃
条件下预热的铜铸锭，进行三向锻造，水冷后得到半成品铜铸锭；所述三向锻造包括预热的铜铸锭依次放入第一模具进行第一锻造
、
放入第二模具进行第二锻造和放入第一模具进行第三锻造；
(2)
采用第三模具对所述半成品铜铸锭打圆，依次经热处理
、
轧制和机加工，得到铜靶；所述热处理的温度为
250
～
350℃。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述预热的保温时间
1.5
～
2.5h。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述第一模具的材质包括
4Cr5MoSiV1
钢；优选地，所述第二模具的材质包括
4Cr5MoSiV1
钢
。4.
根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述第一锻造
、
第二锻造和第三锻造均在
20
～
30℃
进行
。5.
根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述铜铸锭经三向锻造后的形变量为
300
～
450
％
。6.
根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述三向锻造进行2～3轮
。7.
根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
所述第三模具的材质包括
4Cr5MoSiV1
钢
。8.
根据权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
所述热处理的保温时间为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，汪焱斌，周友平，慕二龙，毛杰，
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：