镍靶坯及靶材的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及靶材加工技术领域，特别涉及一种镍靶坯及靶材的制造方法。
【背景技术】
[0002]物理气相沉积(PVD,Physical Vapor Deposit1n)被广泛地应用在光学、电子、信息等高端产业中，例如:集成电路、液晶显示器(LCD,Liquid Crystal Display)、工业玻璃、照相机镜头、信息存储、船舶、化工等。溅射是PVD薄膜制备技术的一种，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。
[0003]镍(Ni )靶材是一种比较典型的溅射靶材，由于其具有良好的抗腐蚀性能和电磁屏蔽性能，并可以作为能源材料使用，故被广泛地应用在溅射中。例如:在镍氢电池中使用的最重要的原材料海绵镍，可以通过对镍靶材进行真空溅射的方式产生；在电磁屏蔽材料中使用的柔性导电布表面也使用镍靶材作为溅射源。此外，在塑料镀金属膜、建筑玻璃镀金属膜等领域也都大量地使用了镍靶材。
[0004]使用镍靶材作为溅射源制备金属薄膜时，镍靶材在溅射过程中容易出现溅射速率不稳定的问题，在溅射完成后，镍靶材溅射表面会出现扭曲的形状，影响镍靶材的使用寿命。目前，改善镍靶材的溅射速率不稳定的问题有两种方式:一是通过调节基台中磁铁和镍靶材的距离来调节镍靶材的溅射速率；二是通过调节镍材料的热处理温度来改善镍靶材的溅射速率。
[0005]上述两种方式在一定程度上均可以改善镍靶材的溅射速率不稳定的问题，但改善效果并不显著，镍靶材的溅射速率不稳定的问题依然存在，并且，通过调节基台中磁铁和镍靶材的距离来调节镍靶材的溅射速率，还会影响制备金属薄膜的生产效率。
[0006]关于半导体用靶材的相关技术可以参见公开日为2008年7月23日、公开号为CN101224496A的中国专利申请，其公开了一种在低成本下制造出高质量的溅镀靶材的制造方法。
【发明内容】
[0007]本发明解决的是镍靶材溅射速率不稳定、使用后镍靶材溅射表面出现扭曲形状的问题。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种镍靶坯的制造方法，所述镍靶坯的制造方法包括:
[0009]提供镍锭；
[0010]对所述镍锭进行锻造；
[0011]对锻造后的镍锭进行压延，形成镍靶坯；
[0012]将所述镍靶坯竖直间隔放置于热处理炉内进行热处理。
[0013]可选的，所述热处理的温度为450°C至550°C，保温时间为30分钟至50分钟。
[0014]可选的，所述热处理包括:监测所述热处理炉内的温度。
[0015]可选的，所述热处理包括:监测每个镍靶坯的温度。
[0016]可选的，所述热处理包括:监测所述热处理炉内和每个镍靶坯的温度。
[0017]可选的，所述镍靶坯的制造方法还包括:对所述热处理后的镍靶坯进行冷却。
[0018]可选的，所述冷却为水冷，冷却时间为30秒至60秒。
[0019]可选的，所述压延包括冷压或热压。
[0020]基于上述镍靶坯的制造方法，本发明还提供一种镍靶材的制造方法，所述镍靶材的制造方法包括:
[0021]采用上述镍靶坯的制造方法获得镍靶坯；
[0022]将所述镍靶坯进行机械加工；
[0023]将机械加工后的镍靶坯与背板进行焊接。
[0024]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0025]本发明提供的镍靶坯的制造方法，在对镍靶坯进行热处理时，将镍靶坯竖直间隔放置在热处理炉中。由于相邻的镍靶坯之间存在间隔，各个镍靶坯不相接触，在热处理过程中受热更加均匀，经过热处理后的镍靶坯的内部微观组织结构更加均匀，即镍靶坯的晶粒分布更加均匀。因此，采用所述镍靶坯制成的镍靶材在使用过程中的溅射速率稳定，使用后镍靶材溅射表面不会出现扭曲形状。
[0026]本发明的可选方案中，所述热处理的温度为450°C至550°C，保温时间为30分钟至50分钟，这在很大程度上改善了镍靶坯的物理性能，使经过热处理后的镍靶坯的晶粒分布更均匀(晶粒尺寸在40 μ m?50 μ m)，成品率高，进而使得采用所述镍靶坯制造半导体用的镍靶材时，能够满足要求越来越高的半导体溅射工艺，溅射镍靶材形成的薄膜的质量较好。
[0027]本发明的可选方案中，在热处理时采用热电偶监测每个镍靶坯的温度，便于对热处理温度进行调整管控，从而使热处理后的镍靶坯的内部组织结构更均匀。
[0028]本发明的可选方案中，在热处理时采用热电偶同时对每个镍靶坯的温度和热处理炉内的温度进行监测，通过对比热处理炉内的温度和每个镍靶坯的温度，能够精确地控制每个镍靶坯的受热温度，进一步提高热处理后的镍靶坯的内部组织结构的均匀性。
【附图说明】
[0029]图1是现有技术中的镍靶坯的制造方法的流程图；
[0030]图2是现有技术中将镍靶坯放入热处理炉内进行热处理的结构示意图；
[0031]图3是本发明实施方式的镍靶坯的制造方法的流程图；
[0032]图4是本发明实施例将镍靶坯放入热处理炉内进行热处理的结构示意图；
[0033]图5是本发明实施方式的镍靶材的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]正如【背景技术】中所描述的，使用镍靶材作为溅射源制备金属薄膜时，镍靶材在溅射过程中容易出现溅射速率不稳定的问题，在溅射完成后，镍靶材溅射表面会出现扭曲的形状，影响镍靶材的使用寿命。
[0035]PVD通常通过磁控溅射的方式进行，所谓磁控溅射是指稀薄气体产生的等离子体在电场和磁场的交互作用下，对阴极溅射靶材表面进行轰击，使靶材表面的分子、原子以及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面沉积形成镀层。
[0036]在通过磁控溅射镀膜的过程中，镍靶材的位置介于磁控装置与溅射腔体的气氛之间。镍靶材的溅射速率的稳定性与作为原材料的镍靶坯的内部微观组织结构的均匀性有很大关系:镍靶坯的内部微观组织结构越均匀，采用所述镍靶坯制成的镍靶材的溅射速率越稳定。镍靶坯的制造方法对其内部微观组织结构是否均匀起了决定性作用。
[0037]图1是现有技术中的镍靶坯的制造方法的流程图。参考图1，现有技术中的镍靶坯的制造方法包括:
[0038]步骤Sll:提供镍锭；
[0039]步骤S12:对对所述镍锭进行锻造；
[0040]步骤S13:对锻造后的镍锭进行压延，形成镍靶坯；
[0041]步骤S14:对所述镍靶坯进行热处理。
[0042]在对所述镍靶坯进行热处理时，现有技术中是将所述镍靶坯堆叠放置于热处理炉内进行热处理。图2是现有技术中将镍靶坯放入热处理炉中进行热处理的结构示意图，参考图2，热处理炉21内设置有支撑结构23，镍靶坯22堆叠放置于所述支撑结构23上，在热处理过程中，采用热电偶24监测所述热处理炉21内的温度。
[0043]采用堆叠方式放置所述镍靶坯22，在热处理时，由于两个相邻的镍靶坯之间有一面相互接触，接触面无法直接暴露于所述热处理炉21内，导致所述镍靶坯22受热不均匀，因此，经过热处理后得到的镍靶坯的内部微观结构组织也不均匀。本发明技术方案提供一种镍靶坯的制造方法，通过改变镍靶坯在热处理炉内的放置方式，使所述镍靶坯在热处理时受热更加均匀，从而提高镍靶坯的内部微观组织结构的均匀性。
[0044]图3是本发明实施方式的镍靶坯的制造方法的流程图。参考图3，所述镍靶坯的制造方法包括:
[0045]步骤S31:提供镍锭；
[0046]步骤S32:对对所述镍锭进行锻造；
[0047]步骤S33:对锻造后的镍锭进行压延，形成镍靶坯；
[0048]步骤S34:将所述镍靶坯竖直间隔放置于热处理炉内进行热处理。
[0049]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。
[0050]如步骤S31所述,提供镍锭。
[0051]满足半导体溅射工艺的镍靶材的纯度一般在4N (99.99%)以上，例如为4N5(99.995%)或5N (99.999%)，镍锭的形状可以为圆柱体、长方体、正方体、锥体或者是截面为其它规则图形或不规则图形的柱体。
[0052]如步骤S32所述，对所述镍锭进行锻造。
[0053]为了能够消除镍锭内部的原始铸造组织疏松等铸造缺陷，优化镍锭内部的微观组织结构，需要对所述镍锭进行锻造。对所述镍锭进行锻造是将镍锭的柱状晶破碎为细晶粒，修复镍锭内部的气孔，进而使其内部结构由疏松变为紧实。
[0054]具体地，对所述镍锭进行锻造前，需要将所述镍锭加热至再结晶温度以上。再结晶是指退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒，新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失，金属或合金的性能也发生显著变化。其中，开始生成新晶粒的温度称为开始再结晶温度，显微组织全部被新晶粒所占据的温度称为终了再结晶温度或完全再结晶温度。一般来讲，所述再结