专利名称：靶材坯料的热处理方法
技术领域：
本发明涉及靶材坯料的热处理方法。
背景技术：
在工业生产领域中，热处理工艺是对产品进行加热，使其符合性能要求。 以金属靶材为例，热处理是靶材设计和加工过程中不可或缺的工艺，该工艺 往往与塑性变形加工紧密结合，主要为了实现金属材料的再结晶，使得材料 的组织均匀，最终满足溅射过程的要求。以铝靶材的热处理为例，不同的热 处理温度、保温时间、加热方式，可以获得不同的金属材料组织结构。同样， 对于钛靶材也适用。
现有靶材坯料的热处理工艺是将产品放入已设定参数(例如，热处理温 度、保温时间等)的热处理炉内进行热处理作业，当产品达到热处理温度要 求，进行保温，最后进行冷却。然而，这种方式对产品的加热速度慢，而且， 通过控制热处理炉的温度来间接控制产品的温度，热处理工艺的准确性和稳 定性低，很难保证产品的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种靶材坯料的热处理方法，解决现有技术中产 品的加热速度慢、热处理工艺的准确性和稳定性低的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种靶材坯料的热处理方法，包括 提供耙材坯料；
以第 一加热温度将所述靶材坯料加热至第二温度，所述第 一加热温度大 于靶材坯料的热处理温度，所述第二温度小于且接近靶材坯料的热处理温度；以第三加热温度将所述耙材坯料加热至所述热处理温度，所述第三加热 温度大于靶材坯料的热处理温度，且小于所述第一加热温度。
可选的，所述第一加热温度为耙材坯料的热处理温度加30°C ~ 100。C。 可选的，所述第二温度为靶材坯料的热处理温度减10°C~30°C。 可选的，所述第三加热温度为靶材坯料的热处理温度加10°C ~ 30°C。 可选的，通过热处理炉加热所述^^材坯^K 可选的，通过测温计测量所述革巴材坯并牛的加热温度。 可选的，所述热处理方法还包括对所述加热至所述热处理温度的耙材坯 料进行保温。
可选的，所述热处理方法还包括对所述加热和保温后的耙材坯料进行冷却。
可选的，所述耙材坯料在热处理之前已进行了塑性变形工艺。 与现有技术相比，上述热处理方法具有以下优点.-
先以4交高的高于热处理温度的温度(即第一加热温度)加热靶材坯料， 相比于以热处理温度加热靶材坯料，靶材坯料的升温速度加快了 。
在靶材坯料升温至接近热处理温度但未达到热处理温度(即第二温度) 时，再以较低的高于热处理温度的温度(即第三加热温度)继续加热靶材坯 料，可以降低靶材坯料的升温速度，使靶材坯料不会因加热温度过高而升温 过快，因此保证了靶材坯料的温度不会超过热处理温度。
直4妄感测靶材坯料的实际升温效果，例如用测温计测量耙材坯津+的加热 温度，相比于通过控制热处理炉的温度来间接控制靶材坯料的温度，靶材坯 料的加热温度和保温时间得到了更好地控制。
综上所述，应用上述热处理方法加快了产品的加热速度，缩短了产品的 热处理时间，并且提高了热处理工艺的准确性和稳定性，因而可以获得符合 性能要求和质量稳定的产品。
4并且，应用上述热处理方法可以连续加热多个把材坯并+，实现产品的4比 量热处理工艺，进而使得产品的批量生产速度显著提高，产品的制作周期缩 短了。
图1为本发明实施方式靶材坯料的热处理方法的流程示意图2为本发明实施例靶材坯料的热处理方法的流程示意图。
具体实施例方式
本发明实施方式靶材坯料的热处理方法先以较高的高于热处理温度的加 热温度加热耙材坯料，以使所述靶材坯料能够快速升温，然后在靶材坯料将 要达到热处理温度时，再以较低的高于热处理温度的加热温度加热靶材坯料， 以降低所述靶材坯料的升温速度，保证其不会超过预期的热处理温度。
本发明实施方式的热处理方法如图1所示，包括 步骤Sll，纟是供靶材坯料；
步骤S12，以第一加热温度将所述靶材坯料加热至第二温度，所述第一加 热温度高于靶材坯料的热处理温度，所述第二温度低于且接近靶材坯料的热 处理温度；
步骤S13,以第三加热温度将所述靶材坯料加热至所述热处理温度，所述 第三加热温度高于靶材坯料的热处理温度，且低于所述第一加热温度。
其中，第一加热温度为较高的高温(高于热处理温度的加热温度)，第三 加热温度为较低的高温，先以4交高的高温加热靶材坯料，以使所述靶材坯料 能够快速升温，然后在靶材坯料达到第二温度(接近热处理温度的温度)时， 再以较低的高温加热靶材坯料，以降低所述靶材坯料的升温速度，保证其不 会超过预期的热处理温度。
另外，上述耙材坯冲+的热处理方法还包4舌对所述加热至所述热处理温
5度的耙材坯料进行保温；对所述加热和保温后的把材坯料进行冷却。
下面结合附图和实施例对图1中所示本发明实施方式靶材坯料的热处理
方法进行详细说明。图2是本实施例靶材坯料的热处理方法的流程示意图， 本实施例是以加热靶材坯津牛为例进4亍i兌明的，所述热处理方法同样可以适用 于其他产品的热处理工艺。
实践表明，晶粒尺寸及其取向对靶材的性能有很大的影响，主要表现在 (1)随着晶粒尺寸的增加，薄膜沉积速率区域降低；(2)在合适的晶粒尺寸 范围内，靶材使用时的等离子体阻抗较低，薄膜沉积速率稿和薄膜均匀性好； (3)在合适的晶粒尺寸范围内，晶粒取向越均匀越好；(4)当靶材晶粒尺寸 超过合适的晶粒尺寸范围时，为提高靶材的性能，必须严格控制靶材的晶粒 取向。因此，靶材的晶粒尺寸和晶粒取向需要通过热处理工艺加以调整和控 制，保证靶材在组织结构上的均匀性。
耙材热处理工艺中，耙材坯料的温度和保温时间直接影响了耙材的性能。 具体来说，加热温度过低，靶材中晶粒再结晶不充分；加热温度过高，靶材 中晶粒容易长大，尺寸会超范围；保温时间过短，靶材中晶粒受热不够，再 结晶不充分；保温时间过长，靶材中晶粒容易长大，尺寸会超范围。因此， 控制好靶材坯料的温度和保温时间可以提高热处理工艺的准确性和稳定性。
本实施例中，在热处理作业前，首先在靶材坯料的边缘打孔，用于插测 温计，通过测温计测量所述坯料的温度。另外，还需要准备好对靶材坯料进 行加热的装置，如热处理炉。
请参考图2，首先执行步骤S21,提供靶材坯料。在本实施例中，所述靶 材10可以是铝或铝合金，也可以是其他金属或合金，例如，钬或钬合金。另 外，所述耙材坯料已进行了塑性变形工艺。所述塑性变形工艺，可以通过例 如锻压机、空气锤或压延机等塑性加工设备来进行，如此就可以精确地控制 靶材的塑性变形，制作出符合塑性变形工艺要求的靶材，实现降低靶材晶粒尺寸大小、细化晶粒和降低靶材表面粗糙度的目的。
接着执行步骤S22，设定热处理炉的加热温度为第一加热温度，开启热处
理炉，所述第一加热温度高于耙材坯料的热处理温度。本实施例中，第一加
热温度为靶材坯料的热处理温度加30°C~ 100°C,即Tl = T+(30°C~ 100°C), 其中，Tl表示第一加热温度，T表示靶材坯料的热处理温度(或者说，加热 耙材坯料所需达到的温度)。也就是说，根据实际要求，先将热处理炉的加热 温度升高至比加热靶材坯料所需达到的温度高30。C~ 100°C的温度。
接着执行步骤S23，当热处理炉的温度升高至第一加热温度时，将靶材坯 料放入热处理炉中，加热所述靶材坯料至第二温度，所述第二温度低于且接 近耙材坯料的热处理温度。其中，靶材坯料的温度通过插在耙材坯料的边缘 的测温计测量。所述第二温度略低于靶材坯料的热处理温度，本实施例中， 第二温度为靶材坯料的热处理温度减10。C 30。C,即T2 = T-( 10。C 30。C), 其中，T2表示第二温度，T表示靶材坯料的热处理温度。热处理炉具有腔室， 輩巴材坯料可以;故置在能均勻受热的区域，例如放置在热处理炉的腔室所形成 空间的几何中心区域。
由于热处理炉已经预热至高于靶材坯料的热处理温度的第一加热温度， 因此，耙材坯料在第一加热温度下可以迅速地升温。相比于将把材坯料放入 未预热的热处理炉来说，加快了靶材坯料的升温速度。
接着执行步骤S24,当,靶材坯料升温至第二温度时，降低热处理炉的温度 至第三加热温度，所述第三加热温度高于且接近耙材坯料的热处理温度，且 低于所述第一加热温度。当测温计测量到加热的耙材坯料将要达到热处理温 度，即第二温度时，通过降低热处理炉的加热温度来降低耙材坯料的升温速 度。所述第三加热温度略高于靶材坯料的热处理温度，本实施例中，第三加 热温度为輩巴材坯料的热处理温度加10。C ~ 30。C，即T3 = T + ( 10。C ~ 30。C ), 其中，T3表示第三加热温度，T表示靶材坯料的热处理温度。第三加热温度高于輩巴材坯料的热处理温度，使得靶材坯料可以继续加热 至热处理温度；第三加热温度低于第一加热温度，可以降低靶材坯料的升温 速度，使靶材坯料不会因加热温度过高而升温过快，导致耙材坯料的温度超 过热处理温度。接着执行步骤S25,继续加热靶材坯料至热处理温度。在高于热处理温度 且低于第一加热温度的第三加热温度下，靶材坯料继续升温，但升温速度相 较于在第一加热温度下慢，靶材坯料从第二温度緩慢升至热处理温度，这样 便于测温计感测靶材坯料的温度是否达到所需加热的温度，即所要求的靶材 坯料的热处理温度。通过测温计直接感测靶材坯^f"的实际升温效果，相比于通过控制热处理 炉的温度来间接控制靶材坯料的温度，更准确地控制了加热过程中靶材坯料 的温度。接着执行步骤S26，当靶材坯料达到热处理温度时，开始记录保温时间， 并在保温时间到达预先设定的保温时间后停止加热耙材坯料。此时，热处理 炉的加热温度仍保持在第三加热温度的状态，以使靶材坯料可以稳定保温在 热处理温度。在感测到靶材坯料的实际温度达到热处理温度时才开始记录保 温时间，这样〗呆温时间也得到了准确地控制。接着执行步骤S27，对加热和保温后的靶材坯料进行冷却。冷却靶材坯料 可以是将所述靶材坯料i史入水中进行冷却的水冷方式，^f旦并不以此为限，也 可以是风冷、空冷等方式。由于所述冷却工艺及其后续步骤与现有技术并无 差异，为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。通过上述各步骤对靶材坯料进行热处理，最终获得符合溅射要求的靶材。 重复上述步骤，可以连续加热多个靶材坯料，在前一靶材坯料进行冷却时， 即可对后一耙材坯术十进行热处理，由此实现靶材坯料的批量热处理。上述实施例的热处理方法的各个温度控制方便，其中，第一加热温度和第三加热温度可以通过设定热处理炉的加热温度来控制，第二温度可以通过 测温计测量耙材坯料的温度来控制。与现有技术相比，上述靶材坯料的热处理方法先以较高的高于热处理温 度的加热温度加热靶材坯料，以使所述靶材坯料能够快速升温，然后在靶材 坯料将要达到热处理温度时，再以较低的高于热处理温度的加热温度加热坯 料，以降低所述坯料的升温速度，保证其不会超过预期的热处理温度，其具有以下优点以较高的高于热处理温度的加热温度(即第一加热温度)加热靶材坯料， 例如将热处理炉预热至高于热处理温度的温度，再对靶材坯料进行加热，相坯料的升温速度加快了。在耙材坯料升温至接近热处理温度但未达到热处理温度(即第二温度) 时，以较低的高于热处理温度的加热温度(即第三加热温度)继续加热靶材 坯料，可以降低靶材坯料的升温速度，使靶材坯料不会因加热温度过高而升 温过快，导致靶材坯料的温度超过热处理温度。直接感测坯料的实际升温效果，例如用测温计测量靶材坯料的温度，相 比于通过控制热处理炉的加热温度来间接控制把材坯料的温度，耙材坯料的 温度和保温时间得到了更好地控制，因此确保了热处理工艺的准确性和稳定 性。综上所述，应用上述把材坯冲+的热处理方法加快了产品的加热速度，缩 短了产品的热处理时间，并且^^高了热处理工艺的准确性和稳定性，因而可 以获得符合性能要求和质量稳定的产品。并且，应用上述輩巴材坯料的热处理方法可以连续加热多个把材坯并+，实 现产品的批量热处理工艺，在完成前一靶材坯料的热处理后，由于热处理炉 的加热温度为高于热处理温度的第三加热温度，热处理炉可以很快升温至高于第三加热温度的第一加热温度，也就是说，热处理炉的预热时间缩短了， 这样使得后一靶材坯料的热处理时间缩短了。因此，产品的批量生产速度显 著提高，进而缩短了产品的制作周期。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种靶材坯料的热处理方法，其特征在于，包括提供靶材坯料；以第一加热温度将所述靶材坯料加热至第二温度，所述第一加热温度大于靶材坯料的热处理温度，所述第二温度小于且接近靶材坯料的热处理温度；以第三加热温度将所述靶材坯料加热至所述热处理温度，所述第三加热温度大于靶材坯料的热处理温度，且小于所述第一加热温度。
2. 根据权利要求1所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，所述第一加 热温度为乾材坯净牛的热处理温度加30°C ~ 100°C。
3. 根据权利要求1所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，所述第二温 度为靶材坯料的热处理温度减10°C ~ 30°C。
4. 根据权利要求1所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，所述第三加 热温度为輩巴材坯料的热处理温度加10。C ~ 30°C。
5. 根据权利要求1所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，通过热处理 炉加热所述靶材坯料。
6. 根据权利要求1所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，通过测温计 测量所述靶材坯料的加热温度。
7. 根据权利要求1所述的耙材坯料的热处理方法，其特征在于，还包括对所 述加热至所迷热处理温度的耙材坯料进4于保温。
8. 根据权利要求7所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，还包括对所 述加热和保温后的革巴材坯并牛进4于冷却。
9. 根据权利要求1所述的靶材坯料的热处理方法，其特征在于，所述靶材坯 料在热处理之前已进行了塑性变形工艺。
全文摘要
一种靶材坯料的热处理方法，包括提供靶材坯料；以第一加热温度将所述靶材坯料加热至第二温度，所述第一加热温度大于靶材坯料的热处理温度，所述第二温度小于且接近靶材坯料的热处理温度；以第三加热温度将所述靶材坯料加热至所述热处理温度，所述第三加热温度大于靶材坯料的热处理温度，且小于所述第一加热温度。所述靶材坯料的热处理方法能够加快产品的加热速度，提高热处理工艺的准确性和稳定性。
文档编号C23C14/34GK101624695SQ20091016485
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者庆 刘, 姚力军, 欧阳琳, 杰 潘, 王学泽 申请人:宁波江丰电子材料有限公司