鎳靶坯及靶材的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及靶材加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎳靶坯及靶材的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(PVD,Physical Vapor Deposit1n)被廣泛地應(yīng)用在光學(xué)、電子、信息等高端產(chǎn)業(yè)中，例如:集成電路、液晶顯示器(LCD,Liquid Crystal Display)、工業(yè)玻璃、照相機(jī)鏡頭、信息存儲(chǔ)、船舶、化工等。濺射是PVD薄膜制備技術(shù)的一種，它利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中經(jīng)過加速聚集，而形成高速度能的離子束流，轟擊固體表面，離子和固體表面原子發(fā)生動(dòng)能交換，使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料，稱為濺射靶材。
[0003]鎳(Ni )靶材是一種比較典型的濺射靶材，由于其具有良好的抗腐蝕性能和電磁屏蔽性能，并可以作為能源材料使用，故被廣泛地應(yīng)用在濺射中。例如:在鎳氫電池中使用的最重要的原材料海綿鎳，可以通過對(duì)鎳靶材進(jìn)行真空濺射的方式產(chǎn)生；在電磁屏蔽材料中使用的柔性導(dǎo)電布表面也使用鎳靶材作為濺射源。此外，在塑料鍍金屬膜、建筑玻璃鍍金屬膜等領(lǐng)域也都大量地使用了鎳靶材。
[0004]使用鎳靶材作為濺射源制備金屬薄膜時(shí)，鎳靶材在濺射過程中容易出現(xiàn)濺射速率不穩(wěn)定的問題，在濺射完成后，鎳靶材濺射表面會(huì)出現(xiàn)扭曲的形狀，影響鎳靶材的使用壽命。目前，改善鎳靶材的濺射速率不穩(wěn)定的問題有兩種方式:一是通過調(diào)節(jié)基臺(tái)中磁鐵和鎳靶材的距離來調(diào)節(jié)鎳靶材的濺射速率；二是通過調(diào)節(jié)鎳材料的熱處理溫度來改善鎳靶材的濺射速率。
[0005]上述兩種方式在一定程度上均可以改善鎳靶材的濺射速率不穩(wěn)定的問題，但改善效果并不顯著，鎳靶材的濺射速率不穩(wěn)定的問題依然存在，并且，通過調(diào)節(jié)基臺(tái)中磁鐵和鎳靶材的距離來調(diào)節(jié)鎳靶材的濺射速率，還會(huì)影響制備金屬薄膜的生產(chǎn)效率。
[0006]關(guān)于半導(dǎo)體用靶材的相關(guān)技術(shù)可以參見公開日為2008年7月23日、公開號(hào)為CN101224496A的中國(guó)專利申請(qǐng)，其公開了一種在低成本下制造出高質(zhì)量的濺鍍靶材的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的是鎳靶材濺射速率不穩(wěn)定、使用后鎳靶材濺射表面出現(xiàn)扭曲形狀的問題。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鎳靶坯的制造方法，所述鎳靶坯的制造方法包括:
[0009]提供鎳錠；
[0010]對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造；
[0011]對(duì)鍛造后的鎳錠進(jìn)行壓延，形成鎳靶坯；
[0012]將所述鎳靶坯豎直間隔放置于熱處理爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。
[0013]可選的，所述熱處理的溫度為450°C至550°C，保溫時(shí)間為30分鐘至50分鐘。
[0014]可選的，所述熱處理包括:監(jiān)測(cè)所述熱處理爐內(nèi)的溫度。
[0015]可選的，所述熱處理包括:監(jiān)測(cè)每個(gè)鎳靶坯的溫度。
[0016]可選的，所述熱處理包括:監(jiān)測(cè)所述熱處理爐內(nèi)和每個(gè)鎳靶坯的溫度。
[0017]可選的，所述鎳靶坯的制造方法還包括:對(duì)所述熱處理后的鎳靶坯進(jìn)行冷卻。
[0018]可選的，所述冷卻為水冷，冷卻時(shí)間為30秒至60秒。
[0019]可選的，所述壓延包括冷壓或熱壓。
[0020]基于上述鎳靶坯的制造方法，本發(fā)明還提供一種鎳靶材的制造方法，所述鎳靶材的制造方法包括:
[0021]采用上述鎳靶坯的制造方法獲得鎳靶坯；
[0022]將所述鎳靶坯進(jìn)行機(jī)械加工；
[0023]將機(jī)械加工后的鎳靶坯與背板進(jìn)行焊接。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明提供的鎳靶坯的制造方法，在對(duì)鎳靶坯進(jìn)行熱處理時(shí)，將鎳靶坯豎直間隔放置在熱處理爐中。由于相鄰的鎳靶坯之間存在間隔，各個(gè)鎳靶坯不相接觸，在熱處理過程中受熱更加均勻，經(jīng)過熱處理后的鎳靶坯的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)更加均勻，即鎳靶坯的晶粒分布更加均勻。因此，采用所述鎳靶坯制成的鎳靶材在使用過程中的濺射速率穩(wěn)定，使用后鎳靶材濺射表面不會(huì)出現(xiàn)扭曲形狀。
[0026]本發(fā)明的可選方案中，所述熱處理的溫度為450°C至550°C，保溫時(shí)間為30分鐘至50分鐘，這在很大程度上改善了鎳靶坯的物理性能，使經(jīng)過熱處理后的鎳靶坯的晶粒分布更均勻(晶粒尺寸在40 μ m?50 μ m)，成品率高，進(jìn)而使得采用所述鎳靶坯制造半導(dǎo)體用的鎳靶材時(shí)，能夠滿足要求越來越高的半導(dǎo)體濺射工藝，濺射鎳靶材形成的薄膜的質(zhì)量較好。
[0027]本發(fā)明的可選方案中，在熱處理時(shí)采用熱電偶監(jiān)測(cè)每個(gè)鎳靶坯的溫度，便于對(duì)熱處理溫度進(jìn)行調(diào)整管控，從而使熱處理后的鎳靶坯的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)更均勻。
[0028]本發(fā)明的可選方案中，在熱處理時(shí)采用熱電偶同時(shí)對(duì)每個(gè)鎳靶坯的溫度和熱處理爐內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過對(duì)比熱處理爐內(nèi)的溫度和每個(gè)鎳靶坯的溫度，能夠精確地控制每個(gè)鎳靶坯的受熱溫度，進(jìn)一步提高熱處理后的鎳靶坯的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的均勻性。
【附圖說明】
[0029]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的鎳靶坯的制造方法的流程圖；
[0030]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中將鎳靶坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行熱處理的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的鎳靶坯的制造方法的流程圖；
[0032]圖4是本發(fā)明實(shí)施例將鎳靶坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行熱處理的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的鎳靶材的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]正如【背景技術(shù)】中所描述的，使用鎳靶材作為濺射源制備金屬薄膜時(shí)，鎳靶材在濺射過程中容易出現(xiàn)濺射速率不穩(wěn)定的問題，在濺射完成后，鎳靶材濺射表面會(huì)出現(xiàn)扭曲的形狀，影響鎳靶材的使用壽命。
[0035]PVD通常通過磁控濺射的方式進(jìn)行，所謂磁控濺射是指稀薄氣體產(chǎn)生的等離子體在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交互作用下，對(duì)陰極濺射靶材表面進(jìn)行轟擊，使靶材表面的分子、原子以及電子等濺射出來，被濺射出來的粒子帶有一定的動(dòng)能，沿一定的方向射向基體表面，在基體表面沉積形成鍍層。
[0036]在通過磁控濺射鍍膜的過程中，鎳靶材的位置介于磁控裝置與濺射腔體的氣氛之間。鎳靶材的濺射速率的穩(wěn)定性與作為原材料的鎳靶坯的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)的均勻性有很大關(guān)系:鎳靶坯的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)越均勻，采用所述鎳靶坯制成的鎳靶材的濺射速率越穩(wěn)定。鎳靶坯的制造方法對(duì)其內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)是否均勻起了決定性作用。
[0037]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的鎳靶坯的制造方法的流程圖。參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的鎳靶坯的制造方法包括:
[0038]步驟Sll:提供鎳錠；
[0039]步驟S12:對(duì)對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造；
[0040]步驟S13:對(duì)鍛造后的鎳錠進(jìn)行壓延，形成鎳靶坯；
[0041]步驟S14:對(duì)所述鎳靶坯進(jìn)行熱處理。
[0042]在對(duì)所述鎳靶坯進(jìn)行熱處理時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中是將所述鎳靶坯堆疊放置于熱處理爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中將鎳靶坯放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理的結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖2，熱處理爐21內(nèi)設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)23，鎳靶坯22堆疊放置于所述支撐結(jié)構(gòu)23上，在熱處理過程中，采用熱電偶24監(jiān)測(cè)所述熱處理爐21內(nèi)的溫度。
[0043]采用堆疊方式放置所述鎳靶坯22，在熱處理時(shí)，由于兩個(gè)相鄰的鎳靶坯之間有一面相互接觸，接觸面無法直接暴露于所述熱處理爐21內(nèi)，導(dǎo)致所述鎳靶坯22受熱不均勻，因此，經(jīng)過熱處理后得到的鎳靶坯的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)組織也不均勻。本發(fā)明技術(shù)方案提供一種鎳靶坯的制造方法，通過改變鎳靶坯在熱處理爐內(nèi)的放置方式，使所述鎳靶坯在熱處理時(shí)受熱更加均勻，從而提高鎳靶坯的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)的均勻性。
[0044]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的鎳靶坯的制造方法的流程圖。參考圖3，所述鎳靶坯的制造方法包括:
[0045]步驟S31:提供鎳錠；
[0046]步驟S32:對(duì)對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造；
[0047]步驟S33:對(duì)鍛造后的鎳錠進(jìn)行壓延，形成鎳靶坯；
[0048]步驟S34:將所述鎳靶坯豎直間隔放置于熱處理爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。
[0049]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0050]如步驟S31所述,提供鎳錠。
[0051]滿足半導(dǎo)體濺射工藝的鎳靶材的純度一般在4N (99.99%)以上，例如為4N5(99.995%)或5N (99.999%)，鎳錠的形狀可以為圓柱體、長(zhǎng)方體、正方體、錐體或者是截面為其它規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形的柱體。
[0052]如步驟S32所述，對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造。
[0053]為了能夠消除鎳錠內(nèi)部的原始鑄造組織疏松等鑄造缺陷，優(yōu)化鎳錠內(nèi)部的微觀組織結(jié)構(gòu)，需要對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造。對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造是將鎳錠的柱狀晶破碎為細(xì)晶粒，修復(fù)鎳錠內(nèi)部的氣孔，進(jìn)而使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由疏松變?yōu)榫o實(shí)。
[0054]具體地，對(duì)所述鎳錠進(jìn)行鍛造前，需要將所述鎳錠加熱至再結(jié)晶溫度以上。再結(jié)晶是指退火溫度足夠高、時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，在變形金屬或合金的顯微組織中，產(chǎn)生無應(yīng)變的新晶粒，新晶粒不斷長(zhǎng)大，直至原來的變形組織完全消失，金屬或合金的性能也發(fā)生顯著變化。其中，開始生成新晶粒的溫度稱為開始再結(jié)晶溫度，顯微組織全部被新晶粒所占據(jù)的溫度稱為終了再結(jié)晶溫度或完全再結(jié)晶溫度。一般來講，所述再結(jié)