[发明专利]溅镀靶材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溅镀靶材的制造方法。

背景技术

溅镀制程广泛地被使用在薄膜制程中，例如电子组件、储存媒体、玻璃镀膜以及刀具镀膜等产业皆大量使用溅镀制程，因此溅镀制程成为目前各种产业着重的领域。

若想要溅镀后的薄膜质量良好，则溅镀靶材就需要具有高纯度、高密度、成分分布均匀、晶粒小以及高机械强度等特性，而一般制作溅镀靶材的制法大略可分为熔炼(melting)与粉末冶金(powder metallurgy)这两种，其中在粉末冶金的制程中，又可分为以热压(hot pressing，HP)进行烧结(sintering)和以热均压(hot isostatic pressing，HIP)进行烧结。

单独以热压法来烧结粉末原料制成材料体时，若想要得到高密度及高强度的靶材，则热压温度与压力就必须提高，然而，一旦温度增加，就会使模具组成成分扩散至靶材的量及深度增加，致使靶材受到污染而降低纯度，且高温会促使晶粒成长，另外，若压力提高，则会增加模具破裂的风险；另一方面，当单独使用热均压来烧结粉末原料制成材料体时则于制程中须经过封罐(canning)的程序，然而，封罐的程序除费时费工外，尚需耗损大量的靶材材料，因此需要较高的成本；所以单独使用热压或热均压的制程均无法获得兼具有低成本与高密度的靶材，故无法降低以溅镀制程镀膜的产品的价格。

在美国专利号第6165413号的专利案中提到：先利用热压或震动(vibration)的方法制造出密度为理论密度的50-95％的靶材初胚，再将此初胚进行热均压制程，然而，由于以热压或震动方法所制作出来的初胚仍然存有开放孔洞，因此初胚于热均压时尚需进行封罐程序才能提高靶材密度，但如上所述，封罐的程序会增加成本，故此方法还是无法解决成本过高的问题。

而在美国专利号第6582535号的专利案中提到利用热压与热均压的制程来制造高密度的钨(W)靶材，然而，该制程所需的靶材材料粉末的粒径必须很小，才能以较低的温度进行热压制程，以减低晶粒的成长，但小粒径的粉末必须耗费较高的成本，因此亦无法解决成本过高的问题。

另外，有人提到使用热压与热均压制程来制造高密度的硅(Si)烧结体，然而该制程的硅粉须先于高温减压下进行脱氧处理，方能获得高密度烧结体，然而高温的脱氧处理除了会造成粉末彼此间有黏合现象外，亦大幅提高制作成本。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服目前制作溅镀靶材的成本在兼顾靶材特性的情况下无法降低的缺点，而提供一种在低成本下制作出高质量的溅镀靶材的制造方法，其可增加靶材得料率，因此可提高靶材的纯度，降低生产成本，能获得成分均匀的靶材。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种溅镀靶材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将靶材原料粉末置入模具中，在温度范围于850℃至1400℃之间，而压力范围于3500～8000磅/平方英寸(psi)之间的情形下，进行120～180分钟的热压方式进行烧结以形成初胚；将上述的初胚在温度与压力分别为800～1100℃、22000～26000磅/平方英寸的情况下进行150～180分钟的热均压，以得到溅镀靶材。

前述的溅镀靶材的制造方法，其中靶材原料是纯钌，其在热压过程中的温度是在1150～1400℃，而压力是在4000～8000磅/平方英寸(psi)。

前述的溅镀靶材的制造方法，其中靶材原料为Co、Cr、Pt、TiO₂以制作出Co-Cr-Pt-TiO₂的合金靶材，其在热压过程中的温度是在1100～1275℃，而压力在4000～8000磅/平方英寸(psi)。

前述的溅镀靶材的制造方法，其中靶材原料为Co、Cr、Pt、SiO₂以制作出Co-Cr-Pt-SiO₂的合金靶材，其在热压过程中的温度是在1000～1200℃，而压力在3500～8000磅/平方英寸(psi)。

前述的溅镀靶材的制造方法，其中靶材原料为Co、Cr、Pt、B及SiO₂以制作出Co-Cr-Pt-B-SiO₂的合金靶材，其在热压过程中的温度是在850～1100℃，而压力在3500～8000磅/平方英寸(psi)。

本发明解决其技术问题还可采用如下技术方案：