[发明专利]短流程高效率的高纯铜及铜合金溅射靶材制备方法

说明书

本发明提出一种短流程高效率高纯铜及铜合金溅射靶材制备方法，其包括以下步骤：第一步，高纯方形铸锭制备；第二步，热轧厚板制备；第三步，等温退火热处理；第四步，靶材机加工；第五步，后处理。本发明采用方形铸锭，将传统溅射方法中的多步环节进行归一化处理，即对方形铸锭进行整体轧制变形加工和热处理，获得大尺寸的板坯，然后根据靶材成品下料需求在板坯上直接进行切割。相对于传统制备方法，本发明所提供的短流程高效率方法可显著提高生产效率、降低生产成本，同时有利于实现自动化，适合大批量生产。

技术领域

本发明涉及金属靶材制备技术领域，具体涉及一种短流程高效率的高纯铜及铜合金溅射靶材制备方法。

背景技术

高纯金属溅射靶材广泛应用于信息存储、集成电路、平面显示、太阳能电池等产业，主要通过磁控溅射技术获得各种薄膜功能材料。作为金属互联材料，铜和铜合金在低电阻率、高抗电迁移性、更低的成本、更高的布线密度和更窄的布线宽度方面具有明显优势。另外，向高纯铜中添加Al、Mn等微量合金元素，利用微合金化形成自发扩散阻挡层或者界面阻挡层可以进一步减小线宽，因此高纯铜及铜合金靶材是未来市场竞争的主要方向。

目前，关于高纯铜及铜合金靶材的制备方法，主要生产环节包括：①熔炼铸造获得圆形铸锭、②将铸锭锯切成单块靶材所需锭坯、③对单块锭坯进行热锻变形、④热处理去除内应力、⑤对单块坯料进行轧制变形、⑥热处理去除内应力、⑦水刀或线切割获得靶坯、⑧对靶坯进行机加工、⑨清洗烘干和包装。采用上述制备方法，制备流程长、效率低、成本高、自动化程度低、大量依靠人工操作，适合多品种小批量情况下的单件式生产，而对于同一型号的大批量生产则不适合。

针对以上问题，本发明提供了一种短流程、高效率的高纯铜及铜合金溅射靶材制备方法，采用方形铸锭，将上述传统溅射方法中的第二步至第六步环节进行归一化处理，即对方形铸锭进行整体轧制变形加工和热处理，获得大尺寸的板坯，然后根据靶材成品下料需求在板坯上直接进行切割。相对于传统制备方法，本发明所提供的短流程高效率方法可显著提高生产效率、降低生产成本，同时有利于实现自动化，适合大批量生产。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种短流程高效率高纯铜及铜合金溅射靶材制备方法，以缩短现有生产流程、提高生产效率、降低生产成本、提升自动化水平。

为解决上述技术问题，本发明提供一种短流程高效率高纯铜及铜合金溅射靶材制备方法，其包括以下步骤：

第一步，高纯方形铸锭制备，通过熔炼获得高纯金属熔体，利用垂直拉锭机构获得大尺寸方形铸锭；

第二步，热轧厚板制备，采用大吨位宽幅热轧机对第一步制备的方形铸锭进行轧制变形，控制终轧厚度，获得目标厚度的板坯；

第三步，等温退火热处理，利用高精度控温箱式热处理炉进行等温退火处理，去除残余应力；

第四步，靶材机加工；

第五步，后处理。

所述第一步中熔炼采用真空感应熔炼或电子束熔炼。

所述第一步进一步具体为采用真空感应熔炼或电子束熔炼获得洁净熔体，采用真空状态下的半连续铸造方式，利用下引拉锭机构获得表面良好内部无缺陷的方形铸锭。

所述方形铸锭的厚度尺寸优选为100～300mm。

所述第二步中在热轧之前，先对第一步的方形铸锭进行400～600℃，2～6h的预热处理，铸锭可随炉升温，到温计时，热处理炉各处炉温波动不超过±5℃。

所述第二步中，终轧厚度通过轧制变形量计算确定，通常变形量为60～90％。

所述第三步中的热处理温度为200～300℃，保温时间为1～3h，板坯可随炉升温，到温计时，热处理炉各处炉温波动不超过±5℃。