[发明专利]一种铝钽旋转靶材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝钽旋转靶材及其制备方法，其中铝钽旋转靶材的原材料为铝钽粉，使用可控气氛冷喷涂技术喷涂铝钽粉制备靶材。该方法包括：制备粒度为150～1000目，纯度不低于99.99%的铝钽粉，对不锈钢基体进行除锈、清洗、喷砂等处理；在惰性气体保护下，使用等离子喷涂方法喷涂合金过渡层；在循环惰性气体保护氛围中，冷喷涂铝钽粉末到含有合金过渡层的基体上制备旋转靶材，惰性气体流量为200～1500SCCH，基体以60～150r/min的速度围绕中心轴旋转，喷枪的移动速度为500～1500mm/min。利用本发明制备的铝钽旋转靶材纯度高（≥99.99%、含氧量≤200ppm）、密度大（相对密度≥97%）、成分均匀，长度可达到4000mm，厚度为3～15mm。

技术领域

本发明涉及一种铝钽旋转靶材及其制备方法。

背景技术

旋转靶材主要是用于平面显示器、大规模集成电路等领域，对靶材的纯度和密度具有极高的要求。现有技术使用真空熔炼空心靶管，然后拼接绑定的方法制备大尺寸旋转靶材，靶材的拼接绑定需要消耗大量的铟，铟的价格昂贵，大幅度增加了靶材的成本。另一方面，绑定的靶材节与节之前存在间隙，间隙的存在易引起靶材电弧放电，降低薄膜质量，影响溅射速率和工作效率，提高镀膜成本。

同时，现有的合金靶材存在不少问题，随着平面显示器、大规模集成电路不断的更新换代，对靶材质量的要求越来越高，迫切需要寻找一种新工艺制备满足要求的高端铝钽旋转靶材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝钽旋转靶材及一种可控气氛冷喷涂制备铝钽旋转靶材的方法，旨在解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种铝钽旋转靶材，铝钽旋转靶材的纯度不小于99.99%，相对密度不小于97%，厚度为3~15mm，含氧量小于200ppm，铝元素的含量为90 ~ 99% wt ，钽元素的含量为 1 ~ 10% wt。

一种可控气氛冷喷涂制备铝钽旋转靶材的方法，包括以下步骤：

步骤一、对不锈钢基体进行超声清洗、喷砂处理，使基体达到合适的粗糙度；采用粒度为18~30目的钢砂进行喷砂处理；

步骤二、在惰性气体保护氛围中，使用等离子喷涂方法喷涂合金过渡涂层；合金过渡涂层的厚度为0.1～0.3mm；

步骤三、以纯度不低于99.99%铝钽粉末为原料，将粉末球磨处理3~8h，过筛得到铝钽喷涂粉末；过筛得到的铝钽喷涂粉末纯度不低于99.99%，粒度为150～1000目；

步骤四、冷喷涂铝钽粉，喷涂腔体内先抽真空再通入循环惰性气体，气体流量为200～1500 SCCH。

优选的，在步骤一中，采用粒度为18~30目的钢砂进行喷砂处理。在步骤二中，合金过渡涂层的厚度为0.1～0.3mm。在步骤二和步骤四中，所述惰性气体为氩气或氮气。

在步骤三中，过筛得到的铝钽喷涂粉末纯度不低于99.99%，粒度为150～1000目。在步骤四中，冷喷涂铝钽粉，喷涂腔体内先抽真空再通入循环惰性气体，基体以60～150r/min的速度围绕中心轴旋转，喷枪的移动速度为500～1500mm/min，工作气体温度为300~900℃，喷涂距离为40~60mm，喷涂角度为75~90°，工作气体压力为2~5Mpa。

优选的实施例中，喷涂粉末前，使用真空机组对喷涂腔体抽取真空，真空度达到预定值时，停止抽取真空，向喷涂腔体内部通入循环惰性气体，使腔体内部充满惰性气体，避免氧气和氮气存在造成低熔点活性金属靶材的氧化和氮化，惰性气体通过惰性气体回收系统回收再利用，降低生产成本；

喷涂粉末时，控制基体管以一定的转速绕中心轴旋转，冷喷枪以一定的速度在喷涂区域内往复移动，粉末通过冷喷枪高速溅射到基体表面沉积形成涂层；