钴靶坯整平方法及夹具与流程

本发明涉及半导体溅射靶材制备的技术领域，尤其是涉及一种钴靶坯整平方法及夹具。

背景技术：

半导体磁控溅射中需要用到超高纯钴靶材，由于钴是磁性材料，要能满足磁控溅射要求，必须保证透磁率，即穿透钴靶材的磁场强度与原磁场强度的百分比值大于等于百分之七十。冷轧或者低温轧制工艺是保证钴靶材透磁率的有效方式。但是，轧制获得的钴靶坯变形严重。为了保证透磁率满足要求，冷轧后的钴靶坯只能在低温下退火，因为温度过高的话，钴靶坯的透磁率将大幅度下降。然而，此温度下对钴靶坯进行退火并不能使钴靶坯的平面度也满足要求。

所以，现有技术通过增加钴靶坯的轧制厚度，退火后再车去多余的材料，以获得一定厚度的满足透磁率以及平面度要求的钴靶坯。比如，要获得3mm厚的满足各项要求的钴靶坯，通常轧制厚度为10mm，退火后，将钴靶坯上下均车去一定厚度的材料以获得5mm后的钴靶坯，最后再使用磨床磨至3mm厚。由此可见，现有技术耗费材料比较多，而钴的价格又相对较高，所以，现有技术的成本比较高。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种钴靶坯整平方法，以缓解现有技术中存在的钴靶坯的制备成本比较高的技术问题。

本发明提供的钴靶坯整平方法，包括：

将钴靶坯夹紧于夹具相互平行的两个平面之间；

沿垂直于所述平面的方向通过所述夹具对钴靶坯施加压力，并重新固定所述夹具以使两个所述平面再次夹紧钴靶坯；

重复上一个步骤，直至钴靶坯的平面度达到要求；

对夹具及钴靶坯组成的整体进行热处理，得到去除应力的钴靶坯。

进一步地，使用热处理炉对夹具及钴靶坯组成的整体进行热处理，且将热处理炉内的温度设置为低于422℃。

进一步地，将热处理炉内的温度设置为380-400℃。

进一步地，使钴靶坯在热处理炉内保温2-4h。

进一步地，还包括在热处理之后，将夹具及钴靶坯组成的整体从热处理炉内取出，并自然冷却至室温。

进一步地，还包括将钴靶坯冷却至室温后，从夹具取出钴靶坯。

进一步地，使用油压机对夹具施加压力，进而对钴靶坯施加压力。

本发明提供的钴靶坯整平方法能够获得以下有益效果：

本发明提供的钴靶坯整平方法，将钴靶坯夹紧于夹具相互平行的两个平面之间，并通过对夹具施加垂直于其两个相互平行的平面的压力，对钴靶坯施加压力；重新固定两个平行平面的相互位置后，检测钴靶坯的平面度，如果钴靶坯的平面度未达到要求，则继续施加压力并再次重新固定两个平行平面的相互位置；如果钴靶坯的平面度达到要求，则对夹具以及夹紧于夹具平行平面之间的钴靶坯一起进行热处理，从而去除钴靶坯的应力，进而获得自由状态下平面度符合要求的钴靶坯。

本发明提供的钴靶坯整平方法通过使用夹具夹紧钴靶坯，限制钴靶坯的形变，以维持钴靶坯的平面度，并在此基础上对钴靶坯进行热处理以去除其应力，从而能够获得即使在自由状态下仍然符合平面度要求的钴靶坯；使用该方法，可以减小整平前钴靶坯的轧制厚度，从而能够大大降低钴靶坯的材料成本。

本发明的第二个目的在于提供一种夹具，用于钴靶坯的整平，以缓解现有技术中存在的钴靶坯的制备成本比较高的技术问题。

本发明提供的夹具，能够用于所述的钴靶坯整平方法中钴靶坯的夹紧，包括相对间隔设置的第一钢板、第二钢板以及用于连接所述第一钢板和所述第二钢板的连接件，所述第一钢板和所述第二钢板能够相互靠近和远离，且所述连接件能够调节二者之间的最大距离；

所述第一钢板和所述第二钢板之间的空间能够容纳钴靶坯。

进一步地，所述第二钢板位于所述第一钢板的下方，所述第二钢板的下部设置有用于容纳叉车臂的容纳部。

进一步地，所述连接件包括多个螺纹连接件，所述第一钢板和所述第二钢板开设有多组相互对应的通孔，多个所述螺纹连接件分别穿过多组所述通孔将钴靶坯夹紧于所述第一钢板和所述第二钢板之间。

本发明提供的夹具能够获得以下有益效果：

本发明提供的夹具，在钴靶坯的整平中，将钴靶坯夹紧于其相互平行的两个平面之间，通过该夹具能够对钴靶坯施加压力，且该夹具能够限制钴靶坯的形变，维持钴靶坯的平面度，直至对钴靶坯进行热处理，钴靶坯的应力消除。使用该夹具对钴靶坯进行整平，可以减小整平前钴靶坯的轧制厚度，从而能够大大降低钴靶坯的材料成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钴靶坯整平方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的钴靶坯整平方法使用的夹具的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的钴靶坯整平方法使用的夹具的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的钴靶坯整平方法使用的夹具夹持钴靶坯时的侧视剖视图。

图标：100-第一钢板；200-第二钢板；210-容纳部；300-钴靶坯；400-连接件。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中间”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是：本实施例提供的夹具使用时可以水平放置，且以下以通过该夹具水平放置使用时的情况进行描述，但本发明的保护范围不限于这一种情况。

本实施例提供一种钴靶坯整平方法，包括：将钴靶坯300夹紧于夹具相互平行的两个平面之间；沿垂直于平面的方向通过夹具对钴靶坯300施加压力，并重新固定夹具以使两个平面再次夹紧钴靶坯300；重复上一个步骤，直至钴靶坯300的平面度达到要求；对夹具及钴靶坯300组成的整体进行热处理，得到去除应力的钴靶坯300。

本实施例提供的钴靶坯整平方法，将钴靶坯300夹紧于夹具相互平行的两个平面之间，并通过对夹具施加垂直于其两个相互平行的平面的压力，对钴靶坯300施加压力；重新固定两个平行平面的相互位置后，检测钴靶坯300的平面度，如果钴靶坯300的平面度未达到要求，则继续施加压力并再次重新固定两个平行平面的相互位置；如果钴靶坯300的平面度达到要求，则对夹具以及夹紧于夹具平行平面之间的钴靶坯300一起进行热处理，从而去除钴靶坯300的应力，进而获得自由状态下平面度符合要求的钴靶坯300。

本实施例提供的钴靶坯整平方法通过使用夹具夹紧钴靶坯300，限制钴靶坯300的形变，以维持钴靶坯300的平面度，并在此基础上对钴靶坯300进行热处理以去除其应力，从而能够获得即使在自由状态下仍然符合平面度要求的钴靶坯300；使用该方法，可以减小整平前钴靶坯300的轧制厚度，从而能够大大降低钴靶坯300的材料成本。

本实施例中，通过夹具对钴靶坯300施加压力后，可以通过卡尺测量第一钢板100和第二钢板200之间的距离，然后同钴靶坯300的厚度进行比较，从而判断钴靶坯300的平面度是否已经达到要求。具体地，可以沿夹具的周向，选取多个测量点进行测量，然后取平均值与钴靶坯300的厚度进行比较。

此外，若对钴靶坯300的平面度要求比较低，也可以根据经验，即用肉眼观察钴靶坯300是否已经被压平。

需要说明的是，对钴靶坯300施加压力的次数可以是多次，也可以是一次，只要钴靶坯300的平面度达到要求即可。例如，实际生产中，对部分钴靶坯300一次性施加相当于20吨物品的重力的压力，即可达到所需的平面度，则无需重复加压。

具体地，本实施例中，可以使用热处理炉对夹具及钴靶坯300组成的整体进行热处理，且将热处理炉内的温度设置为低于422℃。

热处理炉具有温度范围大、炉温控制比较严格等特点。422℃是钴由密排六方相变至面心立方的温度，其磁导率也会随相变而变化，而将温度设置为低于422℃，则可以有效保持钴靶坯300的透磁率处于比较高的百分比数值。

需要说明的是，热处理炉具有很多种类，且均是非常成熟的现有技术，本实施例对热处理炉的种类和型号等均不作限制，只要能够对夹具以及夹紧于其平行平面之间的钴靶坯300进行热处理，使钴靶坯300去除应力，以达到在自由状态下同样能够满足要求的平面度即可。

具体地，本实施例中，可以将热处理炉内的温度设置为380-400℃。

将热处理炉内的温度设置于380-400℃的温度区间，距离422℃的相变温度有一定的温度差距，从而能够有效避免温度控制误差导致钴靶坯300透磁率大幅下降，甚至产生次品或废品的情况的发生。此外，380-400℃仍然可以算是较高的温度，结合夹具对钴靶坯300的夹持作用，从而能够较好地去除钴靶坯300的应力，进而获得在自由状态下仍然能够满足平面度要求的钴靶坯300。

具体地，本实施例中，可以使钴靶坯300在热处理炉内保温2-4h。

将夹具以及夹紧于夹具平行平面之间的钴靶坯300一起置于热处理炉内，当钴靶坯300的温度达到设定的温度后，使其继续在热处理炉内保温2-4h，从而能够给予钴靶坯300足够的时间逐渐释放其内的应力，并且保持或提高其自由状态下平面度的稳定性。

具体地，本实施例中，还包括在热处理之后，将夹具及钴靶坯300组成的整体从热处理炉内取出，并自然冷却至室温。当钴靶坯300在热处理炉内保温2-4h后，即可将夹具及钴靶坯300组成的整体从热处理炉内取出，并自然冷却至室温。在不影响钴靶坯300的关键性质的前提下，使夹具及钴靶坯300组成的整体在室温下冷却，从而能够使热处理炉对其他的产品进行热处理，从而提高了热处理炉的使用频率和生产效率。而取出后，使钴靶坯300仍然处于夹紧于夹具平行平面之间的状态，使夹具仍然对钴靶坯300起到限制作用，从而有利于钴靶坯300在冷却过程中直至从夹具取下后始终保持满足要求的平面度。

具体地，保温时长可以根据保温温度和钴靶坯300的厚度等进行合理设置。例如，保温温度较高时，钴靶坯300的应力去除相对较快一些，此时，可以将保温时长设置得短一些；而保温温度较低时，钴靶坯300的应力去除相对较慢一些，此时，可以将保温时长设置得长一些。此外，钴靶坯300的厚度较小时，应力去除相对较快一些，此时，可以将保温时长设置得短一些；而钴靶坯300的厚度较大时，应力去除相对较慢一些，此时，可以将保温时长设置得长一些。

需要说明的是，还可以根据实际情况适当延长保温时间，如将保温时间延长至4-8h，只要能够满足实际生产需求即可。

具体地，本实施例中，钴靶坯整平方法还包括将钴靶坯300冷却至室温后，从夹具取出钴靶坯300。待钴靶坯300冷却至室温后，即可将钴靶坯300从夹具取下，继而进行后续的磨加工等工艺。

具体地，本实施例中，使用油压机对夹具施加压力，进而对钴靶坯300施加压力。

油压机是液压机的一种，通过专用液压油作为工作介质，通过液压泵作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸或活塞，最后通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸或活塞循环做功，从而完成一定机械动作来作为生产力的一种机械。油压机具有基本投资省、占地面积小、日常维护和保养简单等优点。

需要说明的是，油压机是非常成熟的现有技术，本实施例对油压机的种类和型号等均不作限制，只要能够对夹具施加压力，进而对夹紧于夹具平行平面之间的钴靶坯300施加压力，使钴靶坯300发生形变，以达到满足要求的平面度即可。

本实施例还提供一种夹具，能够用于上述钴靶坯整平方法中钴靶坯300的夹紧，如图2和图4所示，该夹具可以包括相对间隔设置的第一钢板100、第二钢板200以及用于连接第一钢板100和第二钢板200的连接件400，第一钢板100和第二钢板200能够相互靠近和远离，且连接件400能够调节二者之间的最大距离；第一钢板100和第二钢板200之间的空间能够容纳钴靶坯300。

该夹具仅包括两个钢板和用于连接两个钢板的连接件400，结构简单，取材方便，成本低廉，且钢板的刚度大，足够使油压机通过其对钴靶坯300施加压力；当与钴靶坯300一起处于热处理炉内时，仍然能够保持良好的综合性能，从而为钴靶坯300获得满足要求的平面度提供了有力支持。

该夹具在钴靶坯300的整平中，将钴靶坯300夹紧于其相互平行的两个平面之间，通过该夹具能够对钴靶坯300施加压力，且该夹具能够限制钴靶坯300的形变，维持钴靶坯300的平面度，直至对钴靶坯300进行热处理，钴靶坯300的应力消除。使用该夹具对钴靶坯300进行整平，可以减小整平前钴靶坯300的轧制厚度，从而能够大大降低钴靶坯300的材料成本。

具体地，本实施例中，继续如图2和图4所示，第二钢板200位于第一钢板100的下方，第二钢板200的下部可以设置有用于容纳叉车臂的容纳部210。油压机的油缸或活塞将压力直接施加于第一钢板100，第二钢板200对钴靶坯300主要起到支撑作用，从而第一钢板100和第二钢板200对钴靶坯300实现挤压，使钴靶坯300发生形变，使其平面度逐渐达到要求。

由于钢板的质量较大，利用叉车托放和运输夹具或夹具以及钴靶坯300组成的整体，能够大大地节省人力和提高工作效率。第二钢板200的下部设置有容纳部210，从而便于工作人员从夹具的底部插入叉车臂或者抽出叉车臂。

具体地，继续如图2和图4所示，第二钢板200的经过其轴线的纵截面可以呈t形，叉车的叉车臂插入容纳部210后，方便叉车臂通过第二钢板200位于容纳部210中间的部分对整个夹具形成限制作用，从而能够有效避免夹具从叉车臂滑落的情况的发生，进而能够减少对夹具或夹具以及钴靶坯300造成损坏的情况的发生，同时也能够有效减少由于夹具滑落对工作人员等造成伤害的情况的发生。

具体地，本实施例中，如图3所示，连接件400可以包括多个螺纹连接件，第一钢板100和第二钢板200可以开设有多组相互对应的通孔，多个螺纹连接件分别穿过多组通孔将钴靶坯300夹紧于第一钢板100和第二钢板200之间。

具体地，本实施例中，继续如图3所示，第一钢板100的通孔可以沿第一钢板100的周向均匀分布，第二钢板200的通孔与第一钢板100的通孔一一对应设置。多个螺纹连接件分别穿过多组通孔连接第一钢板100和第二钢板200，并将钴靶坯300夹紧于第一钢板100和第二钢板200之间，同时通过第一钢板100和第二钢板200对钴靶坯300施加均匀的挤压力，以使钴靶坯300的各个方向受力均匀，从而有利于钴靶坯300顺利地获得要求的平面度。

进一步地，继续如图3所示，第一钢板100的通孔的数量可以为八个，相应地，第二钢板200的通孔的数量也为八个，连接件400的数量也为八个。第一钢板100的八个通孔沿第一钢板100的周向均匀分布，第二钢板200的八个通孔与第一钢板100的八个通孔一一对应设置。八个螺纹连接件分别穿过八组通孔连接第一钢板100和第二钢板200，并将钴靶坯300夹紧于第一钢板100和第二钢板200之间，同时通过第一钢板100和第二钢板200对钴靶坯300施加均匀的挤压力。

需要说明的是，本实施例中，第一钢板100通孔、第二钢板200的通孔和连接件400也可以为其他数量。比如，第一钢板100的通孔的数量也可以为六个，相应地，第二钢板200的通孔的数量也为六个，连接件400的数量也为六个。本实施例不对它们的数量进行特殊限定，只要能够对钴靶坯300形成均匀的挤压力即可。

本实施例中，如图2和图4所示，各螺纹连接件可以包括螺杆和旋拧于螺杆上的两个螺母，两个螺母分别位于第一钢板100的上方和第二钢板200的下方。通过旋拧各螺母，可以对第一钢板100或第二钢板200施加压力，进而第一钢板100或第二钢板200对钴靶坯300施加压力。整个整平过程中，通过多次旋拧各螺母，可以多次固定第一钢板100和第二钢板200之间的相互位置，从而在钴靶坯300的平面度不断提高的过程中，帮助钴靶坯300保持其平面度。

综上，如图1所示，运用本实施例提供的钴靶坯整平方法对钴靶坯300进行整平时，具体步骤为：

放置钴靶坯300于第二钢板200上，然后将第一钢板100放置于钴靶坯300上，再使用螺纹连接件将第一钢板100和第二钢板200连接起来，并使钴靶坯300处于被夹紧的状态，而第一钢板100与第二钢板200之间的距离在各处相等；

使用叉车托起夹具和钴靶坯300组成的整体，并将整体运输至油压机；

使用油压机对第一钢板100施加压力，连接第一钢板100和第二钢板200的螺纹连接件出现松动，即两个钢板之间的距离可以缩小时，旋拧第一钢板100上方的螺母，且使钴靶坯300处于被夹紧的状态，而第一钢板100与第二钢板200之间的距离在各处相等；

重复上一个步骤，直至钴靶坯300的平面度达到要求；

使用叉车托起夹具和钴靶坯300组成的整体，并将整体运输至热处理炉，炉温设置为380-400℃中的任意一个数值；

钴靶坯300的温度达到设置温度时，继续保温2-4h；

使用叉车托起夹具和钴靶坯300组成的整体，并将整体运输至自然冷却处；

钴靶坯300冷却至室温后，旋拧螺母，将钴靶坯300从夹具取出即可进行后续的磨床加工等工艺。

需要说明的是，为了进一步确认钴靶坯300的平面度，将钴靶坯300从夹具中取出后，可以先对钴靶坯300的平面度进行检测。比如，可以用平面十字架检测钴靶坯300的平面度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。