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磁控溅射钛靶材制备技术

作者:祁哲 2021-12-08

磁控溅射靶材的原材料制备技术方法按生产工艺可分为电子束熔炼坯(简称EB坯)和真空自耗电弧炉熔炼坯(简称(VAR)坯)两大类,在靶材制备过程中,除严格控制材料纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外,对热处理工艺条件、后续成型加工过程亦需加以严格控制,以保证靶材的质量。

对于高纯的原材料通常先采用熔融电解的方法去除基体中高熔点的杂质元素,再采用真空电子束熔炼进一步提纯。真空电子束熔炼就是采用高能量电子束流轰击金属表面后,随后温度逐渐升高直至金属熔化,蒸气压大的元素将优先挥发,蒸气压小的元素存留于熔体中,杂质元素与基体的蒸气压相差越大,提纯的效果越好。而熔化后的真空精炼,其优点在于不引入其他杂质的前提下去除Ti基体中的杂质元素。因此,当在高真空环境下(10-4以上)电子束熔炼99.99%电解时,原料中饱和蒸气压高于元素本身饱和蒸气压的杂质元素(Fe、Co、Cu)将优先挥发,使基体中杂质含量减少,达到提纯之目的。两种方法结合使用可以得到纯度99.995以上的高纯金属

对于纯度在99.9%原材料多采用0级海绵经真空自耗电弧炉熔炼,再经过热锻造开坯形成小尺寸的坯料。这两种方法制备的金属原材料通过热机械变形控制其整个溅射表面微观组织一致,然后经过机加工、绑定、清洗和包装等工序加工成制备集成电路用磁控溅射靶材,。对于300mm机台要求特别高的Ti靶材,在包装前靶材的溅射面还要预溅射减少靶材安装在溅射机台上烧靶时间(Burn-ingtime)。集成电路靶材制备方法制备的靶材工艺复杂,成本相对较高。