铬靶材及其组合的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及溅射靶材技术领域，特别涉及一种铬靶材及其组合的制造方法。
【背景技术】
[0002]真空溅镀是由电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜，而最终达到对基片表面镀膜的目的。
[0003]铬靶材是真空溅射过程中经常用到的一种靶材。目前主要采用粉末冶金的方法制造铬靶材，该粉末冶金工艺包括:将铬粉末预压成型；接着在热等静压设备中对成型的铬坯料进行等静压成型，形成靶材。
[0004]现有铬靶材制造工艺中，热等静压工艺复杂，使得铬靶材制造时间长，而且热等静压设备比较昂贵，这造成铬靶材生产成本高。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是，现有铬靶材制造工艺成本较高。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种铬靶材的制造方法，该制造方法包括:
[0007]提供铬粉末；
[0008]将所述铬粉末进行预压成型处理以形成成型坯料；
[0009]对所述成型坯料进行真空热压烧结形成靶材坯料；
[0010]对所述靶材坯料进行机械加工形成铬靶材。
[0011]可选地，所述将所述铬粉末进行预压成型处理包括:将装有所述铬粉末的模具放入静压机进行冷压，所加压强范围为20MPa?30MPa。
[0012]可选地，所述真空热压烧结过程在真空感应烧结炉中进行。
[0013]可选地，所述真空热压烧结之前，对所述真空感应烧结炉抽真空至真空度为102Pa0
[0014]可选地，在所述抽真空后，所述真空热压烧结过程包括:
[0015]第一次升温至真空感应烧结炉内温度为1000°C?1200°C，第一次升温速率为80C /min?12°C /min,第一次升温后,保温Ih?4h ;
[0016]第二次升温至真空感应烧结炉内温度为1300°C?1600°C，第二次升温速率为50C /min?10°C /min,第二次升温后,保温Ih?4h ;
[0017]在第二次升温和保温后，以lt/min?2t/min的加压速率对成型坯料进行加压至20MPa/cm2 ?30MPa/cm2,保温保压 Ih ?3h。
[0018]可选地，在真空热压烧结后，对真空感应烧结炉和靶材坯料进行冷却处理至350°C以下，将所述靶材坯料取出。
[0019]可选地，在真空热压烧结之前，将所述成型坯料放入石墨模具内，之后对装有成型坯料的石墨模具进行真空热压烧结。
[0020]可选地，在所述抽真空后且真空热压烧结之前，向所述真空感应烧结炉内通入惰性气体或氮气。
[0021 ] 可选地，所述惰性气体为氩气或氦气。
[0022]本发明还提供一种铬靶材组合的制造方法，该制造方法包括:将上述任一铬靶材的制造方法制得的铬靶材与背板焊接在一起，形成铬靶材组合。
[0023]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0024]本发明在对铬粉末进行预压成型处理后，直接对成型坯料进行真空热压烧结，而无需热等静压处理过程。这样缩短了铬靶材制造时间，且无需用到热等静压设备，显著降低了铬靶材生产成本。
【附图说明】
[0025]图1是本发明具体实施例的铬靶材制造过程的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0027]参照图1，本发明的铬靶材的制造方法包括:
[0028]执行步骤SI，提供铬粉末；
[0029]执行步骤S2，将铬粉末进行预压形成处理以形成成型坯料；
[0030]执行步骤S3，对成型坯料进行真空热压烧结形成靶材坯料；
[0031 ] 执行步骤S4，对靶材坯料进行机械加工形成铬靶材。
[0032]本实施例的铬靶材制作方法中，使用真空热压烧结工艺对成型坯料进行烧结，以实现致密化处理。与现有的铬靶材制作工艺相比，本实施例方案无需进行热等静压工艺，真空热压烧结工艺相比热等静压工艺简单且易操作，节约工艺时间。本实施例无需用到热等静压设备，节约了生成成本。
[0033]具体地，在步骤SI中，考虑到之后形成的铬靶材的纯度，本步骤中选取纯度以及其它各性能适宜的高纯铬粉末作为原材料，其中铬粉末的纯度为大于等于99.5%且小于等于 99.99%ο
[0034]执行步骤S2，将铬粉末进行预压成型处理包括:
[0035]将高纯铬粉末装入预先制备的钢模具内，该钢模具的形状与待形成的铬靶材形状相同，钢模具的尺寸根据最终形成铬靶材的尺寸来选择。在装入的时候注意摊平铬粉末使其在铬模具内尽量平整铺实，钢起到初步成型和保护所述铬粉末的作用。
[0036]之后，对装入钢模具的铬粉末进行预压成型处理，预压成型是为了将铬粉末压实，调整人工装模造成的表面不平整，以及进一步压实可以多装粉末。具体地，将装有铬粉末的钢模具放入静压机内，该静压机内设有压柱，当压柱向下移动时作用在钢模具内的铬粉末上表面并压实铬粉末，形成铬坯料，其中钢模具具有高强度以抵御压柱压力。另外对所述铬粉末进行冷压处理是为了向钢模具内填充更多的铬粉末，使得每个模具多装铬粉末，为后续形成致密的铬靶材提供足够的铬原料。静压机对铬粉末的预压压强范围为20MPa?30MPa,可实现较好的压实效果。如果该静压机对铬粉末的预压压强小于20MPa，则压实强度太低，无法将铬粉末压制成型，即使成型，成型坯料的结构疏松，在后续转移过程中很容易散掉。如果该静压机对铬粉末的预压压强大于30MPa，钢模具无法承受该压强产生的较大压力，钢模具在该较大压力下容易变形。
[0037]在压力作用下，铬粉末的位错密度大幅度增加，铬粉末颗粒之间产生键连和重排过程，铬颗粒之间因重排二相互靠拢，使得晶粒长大，铬颗粒之间的空隙减小，铬颗粒之间的晶界面积增大，从而扩大了铬颗粒之间的接触面，使得表面张力增加，进而产生铬原子的大量迁移，铬原子的迁移同样通过错位滑移、攀移、扩散、扩散蠕变等多种机制完成，其中扩散机制起主要作用。在本实施例中，经过预压成型工艺值得的成型坯料结构稳定，具有一定的致密度，因而该静压机的压力作用可将铬粉末预压成型。
[0038]在预压处理后，将成型坯料转移到石墨模具内，石墨模具与成型坯料的形状相同。石墨模具的强度高、变形小、熔点高，且在加热的情况下不易被氧化要求。
[0039]执行步骤S2，在真空感应烧结炉内进行真空热压烧结。真空感应烧结炉的工作原理是:在对烧结炉内进行抽真空后，利用中频感应加热的原理，使处于钨坩埚产生高温，高温通过热辐射传导到石墨模具和其中的成型坯料中。
[0040]在真空感应热压烧结炉内，对成型坯料进行真空热压烧结过程包括:
[0041]首先，将石墨模具放入真空感应烧结炉中，将真空感应烧结炉的上下压头位置固定,如下压头与成型坯料的下表面相对，上压头与成型坯料的上表面相对。
[0042]接着，对真空感应烧结炉进行抽真空至真空度为10 2Pa,以排出真空感应烧结炉内的空气等杂质，以免后续升温加压过程,空气等杂质掺入铬靶材中。抽真空后，向真空感应烧结炉中充入氩气，氩气作为保护气体，基本不会与铬反应以避免掺入杂质，而且氩气还起到平衡内外压强的效果。除氩气外，作为变形例，保护气体