4N铬靶的制备工艺主要涉及高纯度原料处理、熔炼成型及后期加工,核心方法包括真空熔炼法和粉末冶金法,具体流程如下:
1. 原料准备
纯度要求:选用初始纯度≥99.9%的铬原料,通过化学清洗和真空干燥去除表面氧化物及杂质。
物理处理:对原料进行筛分或球磨,确保颗粒均匀性,避免后续熔炼或烧结时出现密度不均。
2. 熔炼成型
真空电弧熔炼:在真空环境中高温熔化铬原料,通过电弧加热到熔点以上,冷却后形成致密铬锭。此方法可有效避免氧、氮等杂质混入,适合工业级高纯度靶材生产。
电子束熔炼:纯度更高,但设备成本昂贵,多用于高端半导体领域。
3. 粉末冶金法
冷等静压成型:将铬粉装入模具,以100-180MPa压力压制成坯料,保压15-20分钟。
热等静压烧结:分阶段进行脱气和高温烧结,压力300-450MPa,获得高致密度靶材。
4. 后期加工
机械加工:通过锻造、轧制或挤压将铬锭加工为靶材,结合冷轧/热轧提升密度和均匀性。
表面处理:研磨抛光到表面粗糙度≤0.1μm,确保溅射镀膜时的薄膜均匀性。
5. 质量控制
纯度检测:采用ICP-OES或XRF分析杂质含量,确保达到4N标准。
密度与晶粒:靶材密度需接近理论值7.19 g/cm³,晶粒尺寸控制在微米级以优化溅射性能。