本实用新型专利技术提供了一种大晶圆用高性能高精度超长大型旋转钛管靶材，包括纯钛管靶材的本体，所述本体包括外表面(1)、内壁(3)、两个对称的左右端部，其中，所述端部为与真空溅射镀涂设备匹配的密封连接的安装部，所述安装部的结构包括沉肩部(2)、坡口部(4)、圆凹槽(5)、止口部(6)。本实用新型专利技术产品长度超过2.5m，钛管靶材外径≥128mm，管壁厚为13～33mm，光洁度Ra1.0，钛纯度达到99.9995％，能满足8～12英寸晶圆制程对高纯高性能大规格钛管靶材的需要，质量稳定，填补市场空白。填补市场空白。填补市场空白。
【技术实现步骤摘要】
一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材
[0001]本技术属于钛材加工
，涉及溅射靶材，具体涉及先进大制程晶圆技术用的一种大晶圆用高性能高精度超长大型旋转钛管靶材。
技术介绍
[0002]钛密度小，质轻、比强度高、耐腐蚀性能优异，在溅射靶材领域有其特殊用途。靶材又称为“溅射靶材”，是制作溅射薄膜的主要材料。在溅射镀膜工艺中，靶材是在高速荷能粒子轰击的目标材料，通过不同的离子光束和靶材相互作用得到不同的膜系(如超硬、耐磨、防腐的金属膜)，以实现导电和阻挡的功能。靶材主要是由靶坯、背板等部分组成，工作原理是利用离子源产生的离子，在真空中聚集并提速，用形成的高速离子束流来轰击靶材表面，发生动能交换，让靶材表面的原子沉积在基底。
[0003]1、半导体制程升级高纯靶材有望成为主流。
[0004]靶材可以根据制造工艺、形状、化学成分和应用领域的差异进行分类。
[0005]根据靶材制造工艺的不同，可分为粉末冶金法和熔炼法。粉末冶金法主要有热等静压法、热压法、冷压
‑
烧结法三种方法，通过将各种原料粉混合再烧结成形的方式得到靶材，该方法优点是靶材成分较为均匀、机械性能好、节约原材料成本，缺点是含氧量量高、密度低，小尺寸。熔炼法包括有真空感应熔炼、真空电弧熔炼、真空电子束熔炼等方法，该制造方法的优点是靶材杂质含量低、密度高、可大型化，缺点是对两种合金密度相似度要求高、较难做到成分均匀化。
[0006]根据化学成分的不同，靶材包括单质金属靶材、合金靶材和陶瓷化合物靶材。其中，单质金属靶材包括纯金属铝、钛、铜等；合金靶材包括镍基合金等。在半导体晶圆制造中，小于6
‑
8英寸以下晶圆通常以铝为主。钛靶材近年也得到初步使用，在尝试用钛靶材。因为钛材料有难以加工的缺点往往限制线性尺寸，在8英寸以下，主要以小尺寸，小规格钛靶材为主流。近年来，8英寸以上晶圆和12英寸晶圆制程技术需求明显，但是限于现有技术工艺及规格限制，缺乏先进的高纯大规格靶材，12英寸晶圆以上市场更是缺乏大规格、大口径的管靶材。目前及未来一段时间，美国、日本等高纯金属制造商主要集中在技术壁垒较高的高端靶材产品领域，国内厂商竞争集中在中低端产品领域。
[0007]2、靶材技术壁垒将更高，高纯+大尺寸为核心技术难点。
[0008]超高纯金属提纯技术是核心壁垒。先进半导体等高端制造行业所需金属纯度在5N及以上，一般的金属提纯技术无法满足此要求。目前超高纯铝等金属多项核心专利技术掌握在如美国霍尼韦尔、日本日矿等外资巨头手中。
[0009]3、现有市场上的溅射靶材材料比较多，例如，不锈钢、铜、钼、铌、钛等单质金属或者是多元合金。从形状看，主要有圆盘靶材、板靶材，管靶材等。从线性尺寸上看，圆盘靶材直径和板靶材线性尺寸一般在500mm以内居多，主要集中在300mm以内。管靶材尺寸大部分处于约2.5m以内，属于中小口径型、手工小批量生产，大尺寸的生产工艺为对现有管材的挤压之后对接焊工艺而成，不易大批量生产，质量一致性差。
[0010]综上所述，为了满足未来先进大制程晶圆技术需要，亟需有相应的2.5m以上大规格高纯钛靶材制备工艺有所突破，填补市场空白。
技术实现思路
[0011]基于上述问题，本技术拟提供一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材，能满足8～12英寸晶圆制程对高纯高性能大规格钛管靶材的需要，填补市场空白，具体的技术方案如下。
[0012]一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材，其特征在于，包括纯钛管靶材的本体，所述本体包括外表面(1)、内壁(3)、两个对称的左右端部，
[0013]其中，所述端部为与真空溅射镀涂设备匹配的密封连接的安装部，所述安装部的结构包括沉肩部(2)、坡口部(4)、圆凹槽(5)、止口部(6)。
[0014]进一步地，所述本体的长度A≥2.5m、沉肩部(2)长度为B、外肩部长度为C、圆凹槽距端口的深度为D、沉肩部外圆直径为F、圆凹槽底部直径为G、止口部直径为H、坡口部深度为I、止口部深度为J、圆凹槽(5)的直径为K、坡口部角度为坡口部(4)与水平线的夹角
ɑ
＝45度，其中，F＞G＞H、C＞B、J＞D＞I、2(G
‑
H)＝K。
[0015]进一步地，所述外肩部长度C段及其包括的所述沉肩部(2)B段表面，根据用户需求加工成螺纹。
[0016]进一步地，外径(M)≥128mm，管壁厚为13～33mm，光洁度Ra1.0。
[0017]进一步地，所述钛管靶材的钛纯度达到99.9995％，管壁厚公差≤0.2mm，壁厚均匀度≤3％，直线度≤1.5mm/1000mm；外径、壁厚和同心度为
±
0.03mm。
[0018]进一步地，所述外肩部长度C段及其包括的沉肩部(2)B段，根据用户需求加工成螺纹。
[0019]本技术与现有产品相比，有益的技术效果在于：
[0020]1.钛纯度达到99.9995％，能满足8～12英寸晶圆制程的需要。
[0021]2.钛管靶材内部无杂质极低、偏析、气孔、裂纹、缩孔和疏松等缺陷。
[0022]3.产品表面光滑，无冷隔、折皱等表面缺陷，产品质量稳定，成品率高。
[0023]4.实现大规格高性能高精度纯钛旋转管靶材批量化生产，长度超过2.5m。
附图说明
[0024]图1，为本技术的一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材的结构示意图。
[0025]图中，1—靶材的外表面；2—沉肩部；3—内壁；4—坡口部；5—圆凹槽；6—止口部；A—总长度；B—沉肩部长度；C—外肩部长度；D—圆凹槽距端口的深度；F—沉肩部外圆直径；G—圆凹槽底部直径；H—止口部直径；I—坡口部深度；J—止口部深度；K—圆凹槽(5)的直径；
ɑ
—坡口部角度；M
‑‑
外径。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本技术实施例作进一步详细说明。
[0027]如图1所示，为一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材的结构示意图。
[0028]本实施例为某批次8英寸制程专门预研试制的靶材产品，其制备步骤，包括下列步骤：
[0029]S1，备料：根据批次需求，选用粒度0.8mm～25mm纯度为≥99.95％高纯海绵钛，混匀烘干备用；
[0030]S2，熔炼钛锭：烘干的海绵钛压制成电极块并用氩弧焊焊接成熔炼电极，各电极之间保持合理间隙；装入6吨同轴供电控制的VAR法真空炉熔炼，真空度≤1pa，熔炼温度1688～1820℃，真空熔炼至少循环三次提纯，随炉冷却后脱炉成钛锭，冷却状态检验纯度≥99.9995％转入锻造；
[0031]S3，锻圆棒：锻压开方，将所述钛锭转至大型电炉内加热到980℃～1200℃，保温1.5～2h，采用80MN液压机锻压成外径Φ250～Φ350mm长为L的钛棒坯；
[0032]S4，热轧：将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材，其特征在于，包括纯钛管靶材的本体，所述本体包括外表面(1)、内壁(3)、两个对称的左右端部，其中，所述端部为与真空溅射镀涂设备匹配的密封安装部，所述安装部的结构包括沉肩部(2)、坡口部(4)、圆凹槽(5)、止口部(6)。2.如权利要求1所述的一种大晶圆制程用高性能超长大型旋转钛管靶材，其特征在于：所述本体的长度A≥2.5m、沉肩部(2)长度为B、外肩部长度为C、圆凹槽距端口的深度为D、沉肩部外圆直径为F、圆凹槽底部直径为G、止口部直径为H、坡口部深度为I、止口部深度为J、圆凹槽(5)的直径为K、坡口部角度为坡口部(4)与水平线的夹角
ɑ
＝45度，其中，F＞G＞H、...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁航，宁湘翼，
申请(专利权)人：宝鸡市飞腾金属材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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