铸锭的熔炼方法
阅读：71发布：2020-05-12
专利汇可以提供铸锭的熔炼方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 铸锭 的熔炼方法，包括：提供铸模；形成熔融金属；将所述熔融金属注入所述铸模；使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭。通过使所述铸模中熔融金属振动的做法，起到搅拌熔融金属、形成 对流 的作用，从而促使溶解气体的析出，减少残余气体，减少气孔形成；提高 温度 均匀性，避免表面膜层的形成，减少收 缩孔 形成；气孔和收缩孔的减少，能够有效减少所形成铸锭的 缺陷 ，有利于降低铸锭报废的几率，有利于减少所形成 溅射靶材 的缺陷。，下面是铸锭的熔炼方法专利的具体信息内容。
1.一种铸锭的熔炼方法，其特征在于，包括：
提供铸模；
形成熔融金属；
将所述熔融金属注入所述铸模；
使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭。
2.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述铸模固定于承放支架上；
通过所述承放支架的振动使所述铸模中的熔融金属振动。
3.如权利要求2所述的熔炼方法，其特征在于，所述承放支架与凸轮振动装置相连，所述凸轮振动装置包括电机；
通过所述电机使所述承放支架振动。
4.如权利要求2所述的熔炼方法，其特征在于，提供所述铸模之后，将所述熔融金属注入所述铸模之前，使所述铸模开始振动；
向振动中的铸模注入所述熔融金属。
5.如权利要求4所述的熔炼方法，其特征在于，将所述熔融金属分次注入所述铸模；
提供铸模之后，第一次向所述铸模中注入所述熔融金属之前，所述铸模开始振动；
所述铸模的振动持续至最后一次注入熔融金属之后。
6.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，注入所述熔融金属之后，振动的持续时间在2min到5min范围内。
7.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，振动方向包括第一方向、第二方向以及第三方向中至少一个方向，所述第一方向与重力方向相平行，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向均垂直。
8.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，通过超声振动装置使所述熔融金属振动。
9.如权利要求1、2或8所述的熔炼方法，其特征在于，振动频率在40Hz到200Hz范围内。
10.如权利要求1、2或8所述的熔炼方法，其特征在于，振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。
11.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述熔融金属注入所述铸模的流速在
0.5公斤/秒至4.0公斤/秒范围内。
12.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述铸模设置于真空腔内；
在真空环境中，将所述熔融金属注入所述铸模中，并使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭。
13.如权利要求12所述的熔炼方法，其特征在于，所述真空腔的真空度在10-2Pa到10-3Pa范围内。
14.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述熔融金属包括铜、钴、镍、铂、金和银中的一种或多种。
15.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述熔融金属为熔融铜；
通过熔炼电解铜的方式形成所述熔融铜。
16.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，通过真空感应熔炼的方式形成所述熔融金属。
17.如权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，按质量百分比，所述熔融金属的纯度在
99.99％以上。
铸锭的熔炼方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属熔炼领域，特别涉及一种铸锭的熔炼方法。
背景技术
[0002] 溅射靶材是制造半导体芯片所必需的一种极其重要的关键材料。利用溅射靶材形成膜层的工艺原理是采用经加速的离子轰击靶材，使靶材的原子被溅射出，以薄膜的形式沉积到基片上，最终形成半导体芯片中的膜层。利用溅射靶材所形成的膜层具有均匀性高、可控性强等诸多优点，被应用于各种半导体器件的形成方法中。
[0003] 在溅射工艺形成膜层的半导体工艺中，溅射靶材的质量会直接影响所述形成膜层的质量；而金属靶材用铸锭是形成溅射靶材的原料，所以金属靶材用铸锭的质量对所形成膜层的质量起着关键的作用。
[0004] 其中超高纯铜是制造半导体芯片用超高纯铜溅射靶材的原料。超高纯铜锭一般在熔炼以后，通过除气、铸造而成。根据溅射靶材尺寸大小要求的不同，所使用超高纯铜锭的直径一般在150mm到250mm范围内。
[0005] 随着半导体器件设计和制造技术的迅速发展，对膜层的形成质量要求越来越高，溅射靶材的质量要求也越来越高。相应的，对相应铸锭的质量要求也随之提高。
发明内容
[0007] 本发明解决的问题是提供一种铸锭的熔炼方法，以减少所获得铸锭中的缺陷，从而提高铸锭材料利用率，防止铸锭材料报废，减少所形成溅射靶材内部缺陷的出现，提高所形成溅射靶材的质量。
[0008] 为解决上述问题，本发明提供一种铸锭的熔炼方法，包括：
[0009] 提供铸模；形成熔融金属；将所述熔融金属注入所述铸模；使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭。
[0010] 可选的，所述铸模固定于承放支架上；通过所述承放支架的振动使所述铸模中的熔融金属振动。
[0012] 可选的，提供所述铸模之后，将所述熔融金属注入所述铸模之前，使所述铸模开始振动；向振动中的铸模注入所述熔融金属。
[0013] 可选的，将所述熔融金属分次注入所述铸模；提供铸模之后，第一次向所述铸模中注入所述熔融金属之前，所述铸模开始振动；所述铸模的振动持续至最后一次注入熔融金属之后。
[0014] 可选的，注入所述熔融金属之后，所述铸模振动的持续时间在2min到5min范围内。
[0015] 可选的，所述铸模的振动方向包括第一方向、第二方向以及第三方向中至少一个方向，所述第一方向与重力方向相平行，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向均垂直。
[0017] 可选的，振动频率在40Hz到200Hz范围内。
[0018] 可选的，振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。
[0019] 可选的，所述熔融金属注入所述铸模的流速在0.5公斤/秒至4.0公斤/秒范围内。
[0020] 可选的，所述铸模设置于真空腔内；在真空环境中，将所述熔融金属注入所述铸模中，并使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭。
[0021] 可选的，所述真空腔的真空度在10-2Pa到10-3Pa范围内。
[0022] 可选的，所述熔融金属包括铜、钴、镍、铂、金和银中的一种或多种。
[0023] 可选的，所述熔融金属为熔融铜；通过熔炼电解铜的方式形成熔融铜。
[0024] 可选的，通过真空感应熔炼的方式形成所述熔融金属。
[0025] 可选的，按质量百分比，所述熔融金属的纯度在99.99％以上。
[0026] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0027] 使所述铸模中熔融金属振动的做法，能够起到搅拌所述熔融金属的作用，使所述熔融金属中形成对流；熔融金属的搅拌，能够有效促使溶解气体的析出，能够有效降低熔融金属中溶解气体的浓度，减少所获得铸锭中的残余气体，减少气孔的形成；熔融金属中对流的形成，能够有效提高熔融金属表面和内部的温度均匀性，使所述熔融金属表面和内部趋于同时凝固，避免表面膜层的形成，减少收缩孔的形成；气孔和收缩孔的减少，能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，从而提供铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。
[0028] 本发明可选方案中，通过承放支架的振动使所述铸模振动，从而使所述铸模中的熔融金属振动；这种做法工艺简单，可操作性强；而且无需直接接触所述熔融金属即可使所述熔融金属产生振动，从而能够避免向所述熔融金属内引入杂质，有利于保持所述熔融金属的纯度，有利于提高所形成溅射靶材的质量。
[0029] 本发明可选方案中，振动频率在40Hz到200Hz范围内，振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。振动频率不宜过高也不宜过低，振动幅度不宜过大也不宜过小；振动频率过低、振动幅度过小，则所述熔融金属受到搅拌的作用过于平和，所述熔融金属中所形成对流过于微弱，过于平和的搅拌不利于溶解气体的析出，不利于残余气体的减少，过于微弱的搅拌不利于提高熔融金属温度的均匀性，不利于使熔融金属表面和内部趋于同时凝固；振动频率过高、振动幅度过大，则可能会使熔融金属因振动而晃出铸模，而引起材料浪费以及不必要的工艺风险。
[0030] 本发明可选方案中，所述铸模设置于真空腔内；在真空环境中，将所述熔融金属注入所述铸模中，并使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭；真空的工艺环境能够有效减小气体在所述溶解金属中的溶解度，能够有效驱使气体析出，从而有利于减少残余气体，有利于减少气孔的形成，减少所获得铸锭的缺陷；而且真空的工艺环境还能够有效降低所述熔融金属被氧化的几率，有利于提高所获得铸锭的纯度和良率。
[0031] 本发明可选方案中，将所述熔融金属分次注入所述铸模；这种注入方式，能够使先注入铸模的熔融金属充分受到搅拌，从而降低溶解气体析出的难度，有利于减少所述熔融金属中的残余气体，有利于减少所述铸锭中的缺陷。附图说明
[0032] 图1是一种熔炼方法所获得铸锭的剖面结构示意图；
[0033] 图2是本发明铸锭熔炼方法一实施例的流程示意图；
[0034] 图3是图2所示铸锭熔炼方法实施例所采用设备的结构示意图。
具体实施方式
[0035] 由背景技术可知，现有技术所获得的铸锭往往存在缺陷较多的问题。现结合一种铸锭的熔炼方法分析其缺陷问题的原因。
[0036] 真空感应熔炼(Vacuum Induction Melting)是一种在真空条件下利用电磁感应加热原理来熔炼金属的金属工艺制程。真空感应熔炼在电磁感应过程中会产生涡电流，使金属熔化。此制程可用来提炼高纯度的金属及合金。
[0037] 参考图1，示出了一种熔炼方法所获得铸锭的剖面结构示意图。
[0038] 需要说明的是，此处以超高纯度铜铸锭的熔炼为例进行说明，即图1所示熔炼方法所获得铸锭为铜铸锭。
[0039] 所述熔炼方法中，熔融铜注入铸模10，冷却后获得所述铜铸锭。其中，熔融铜是电解铜经真空感应熔炼而获得的，因此熔融铜中所溶解气体的含量相对较高。一般来说，电解铜所获得的熔融铜中，溶解气体的浓度可以高达几十ppm到数百ppm。熔炼获得所述熔融铜以及熔融铜注入铸模10的工艺过程均在真空的工艺环境中，熔融铜内的气体由于低压环境而析出；但是由于低压环境而析出的气体量有限，无法满足溅射靶材用铜铸锭的工艺要求(溅射靶材用铜铸锭中溶解气体的浓度要求在数个ppm甚至小于1ppm)，所形成铜铸锭中残余有较多的溶解气体。残余气体会在所形成的铜铸锭中形成气孔11，从而成为所述铜铸锭中的缺陷。
[0040] 此外，由于铜具有较好的导热性能，熔融铜在冷却时，表面的熔融铜具有较好的散热环境，冷却速度较快；铸锭内部的熔融铜散热环境较差，冷却速度较慢。所以熔融铜在冷却形成铜铸锭时，表面的熔融铜率先凝固，容易形成表面膜层；内部的熔融铜之后凝固，内部熔融铜在凝固时会由于热胀冷缩而体积变小，从而会使所述表面膜层发生局部凹陷的现象，从而形成收缩孔。当分次注入熔融铜以获得铜铸锭时，前一次注入熔融铜所获得铜铸锭表面的收缩孔，会由后一次注入的熔融铜补充，而得到填充；但是最后一次注入熔融铜后，由于不会再向所述铸模10中注入熔融铜，所以所形成的收缩孔(图中未标示)无法得到熔融铜补充，无法得到填充，所以在最终获得的铜铸锭表面会形成凹陷的收缩孔12，从而成为缺陷。
[0041] 过多的残余气体，会使所获得铜铸锭中气孔11过多，从而造成所述铜铸锭中缺陷过多；熔融铜冷却速度的差异，会使所获得铜铸锭的收缩孔12过多、过深，从而造成所获得铜铸锭表面缺陷过多。铜铸锭过多的缺陷会使所述铜铸锭报废，而影响铸锭材料的利用率，也可能造成所形成溅射靶材缺陷过多，从而影响所形成溅射靶材的质量。
[0042] 为解决所述技术问题，本发明提供一种铸锭的熔炼方法，通过使所述铸模中熔融金属振动的做法，起到搅拌熔融金属、形成对流的作用，从而促使溶解气体的析出，减少残余气体，减少气孔形成；提高温度均匀性，避免表面膜层的形成，减少收缩孔形成；气孔和收缩孔的减少，能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，有利于减少所形成溅射靶材的缺陷。
[0043] 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。
[0044] 参考图2，示出了本发明铸锭熔炼方法一实施例的流程示意图。
[0045] 本实施例中，所述铸锭的熔炼方法包括如下基本步骤：
[0046] 步骤S100，提供铸模；
[0047] 步骤S200，形成熔融金属；
[0048] 步骤S300，将所述熔融金属注入所述铸模；
[0049] 步骤S400，使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭。
[0050] 使所述铸模中熔融金属振动的做法，能够起到搅拌的作用，在所述熔融金属中形成对流，从而有利于促进溶解气体析出，有利于铸锭中残余气体的减少，减少气孔的形成；还有利于提高熔融金属的温度均匀性，避免表面膜层的形成，减少收缩孔的形成；气孔和收缩孔的减少，能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，有利于减少所形成溅射靶材的缺陷。
[0051] 下面结合附图对本发明具体实施例做进一步描述。
[0052] 参考图3，示出了图2所示铸锭熔炼方法实施例的结构示意图。
[0053] 结合参考图2和图3，执行步骤S100，提供铸模100。
[0054] 所述铸模100用于承装熔融金属，从而为所述铸锭的形成提供工艺空间。
[0055] 本实施例中，以超高纯度铜铸锭的熔炼为例进行说明。所以本实施例中，所述铸模100的材料为石墨。石墨的熔点高达3700℃以上，所以石墨材质的铸模100具有较好的耐高温性能，从而能够在熔炼过程中实现铸锭的承装。
[0056] 本实施例中，所述铸模100为圆柱形，所述铸模100内部空腔的形状也为圆柱形，所以所获得铸锭的形状为圆柱形。本发明其他实施例中，所述铸模的形状和所述铸锭内部空腔的形状也可以为其他形状。所述铸模的形状和所述铸锭内部空腔的形状根据熔炼工艺环境的要求以及所形成溅射靶材形状的加工要求而设定。
[0057] 如图3所示，本实施例中，所述铸模100固定于承放支架120上，即所述承放支架120用于为所述铸模100提供机械支撑。
[0058] 本实施例中，所述承放支架120的材料为不锈钢，所述铸模100通过螺栓与所述承放支架120固定相连。具体的，本实施例中，所述铸锭熔炼方法在真空工艺环境中进行，所以所述铸模100设置于真空腔104内。
[0059] 需要说明的是，所述铸模100与现有技术中的铸模相同，本发明在此不再赘述。
[0060] 如图2和图3所示，执行步骤S200，形成熔融金属110。
[0061] 所述熔融金属110是所述铸锭的原材料，冷却后形成所述铸锭。
[0062] 本实施例中，以超高纯度铜铸锭的熔炼为例进行说明，因此所述熔融金属110为高纯度的熔融铜，按质量百分比，所述熔融金属110的纯度在99.99％以上，即所述熔融金属110中铜的质量百分比在99.99％以上。本发明其他实施例中，所述熔融金属中的金属的质量百分比甚至可以达到99.999％以上，从而能够有效提高所形成溅射靶材的材料纯度，减少靶材内杂质和缺陷，有利于提高所形成溅射靶材的质量。
[0063] 本发明其他实施例中，所述熔融金属还可以是铜、钴、镍、铂、金和银中的一种或多种，即所述熔融金属还可以是铜、钴、镍、铂、金、银及其合金。
[0064] 本实施例中，通过真空感应熔炼的方式形成所述熔融金属110。真空感应熔炼是通过电磁感应的原理进行熔炼。所以，如图3所示，形成所述熔融金属110的步骤包括：将原料放置于石墨坩埚内，所述石墨坩埚设置于真空腔140内；通过套装于所述石墨坩埚外围的绕组线圈对所述石墨坩埚内对原料加热，从而实现对所述原料的熔炼，以形成所述熔融金属110。
[0065] 本实施例中，所述熔融铜是通过熔炼电解铜的方式形成的，即放置于所述石墨坩埚中的原料为电解铜。电解铜是将粗铜(含铜99％)预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液；通电后，铜从阳极溶解成铜离子向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出的铜。
[0066] 由于工艺的限制，电解铜中溶解气体的含量较高。一般情况下，电解铜中溶解气体的含量在十几个ppm到数百个ppm范围内，因此由电解铜为原料而形成的熔融金属110中溶解气体的含量也相对较高。所以，通过真空感应熔炼的方式形成所述熔融金属110的做法，除了能够有效避免所述熔融金属110在熔炼过程中发生氧化，从而达到提高所述熔融金属110纯度的目的；而且所述石墨坩埚设置于所述真空腔140内，形成所述熔融金属110的工艺过程在所述真空腔140内完成，真空的工艺环境能够降低气体在所述熔融金属110中的溶解度，有利于驱使气体析出，从而能够有效减少所述熔融金属110中的残余气体，有利于所获得铸锭中缺陷的减少。
[0067] 需要说明的是，本实施例中，所述真空腔140的真空度在10-2Pa到10-3Pa范围内。所述真空腔140的真空度不宜过高也不宜过低：所述真空腔140的真空度如果过低，即所述真空腔140内气压过高，则不利于熔融金属110中气体溶解度的降低，可能会影响气体从所述熔融金属110中的析出，不利于残余气体的减少；所述真空腔140的真空度如果过高，即所述真空腔140内气压过低，则可能会引起工艺难度增大、工艺成本上升的问题。
[0068] 还需要说明的是，所述熔融金属110形成的步骤与现有技术相同，本发明在此不再赘述。
[0069] 继续参考图2和图3，执行步骤S300，将所述熔融金属110注入所述铸模100内；执行步骤S400，使所述铸模100中的熔融金属110振动，以形成铸锭(图中未示出)。
[0070] 使所述铸模100中熔融金属110振动的做法，能够起到搅拌所述熔融金属110的作用，使所述熔融金属110中形成对流。所述熔融金属110的搅拌，能够有效促使溶解气体的析出，能够有效降低所述熔融金属110中溶解气体的浓度，减少所获得铸锭中的残余气体，减少气孔的形成；所述熔融金属110中对流的形成，能够有效提高所述熔融金属110表面和内部的温度均匀性，使所述熔融金属110表面和内部趋于同时凝固，而且即使所述熔融金属110表面形成小范围的局部膜层，所述小范围局部膜层也会在搅拌作用和对流作用下，被其余熔融金属110而熔化，避免表面膜层的形成，减少收缩孔的形成。
[0071] 所以所述铸模100中熔融金属110的振动，能够达到减少气孔和收缩孔的目的，从而能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，从而提供铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。
[0072] 如图3所示，所述铸模100固定于承放支架120上；所以通过所述承放支架120的振动使所述铸模100振动，进而使所述铸模100中的熔融金属110振动。
[0073] 通过所述承放支架120振动引发所述铸模100中熔融金属110振动的做法，工艺简单，可操作性强；而且无需直接接触所述熔融金属110，即可引发所述熔融金属110的振动，因此不会在熔融金属110内引入杂质，有利于维持所述熔融金属110的纯度，有利于提高所获得铸锭的纯度，有利于提高所获得溅射靶材的质量。
[0074] 需要说明的是，本实施例中，通过所述承放支架120的振动引发所述铸模100中熔融金属110振动的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，还可以通过超声波等其他方式引发所述铸模中熔融金属的振动。本发明对所述铸模100中熔融金属110振动的引发方式不做限定。
[0075] 具体的，本发明其他实施例中，所述铸模的侧壁上固定有超声波振动装置，通过所述超声波振动装置使所述铸模中的熔融金属发生振动，以达到减少气孔和收缩孔的目的。
[0076] 本实施例中，所述承放支架120的振动频率在40Hz到200Hz范围内。
[0077] 所述承放支架120的振动频率不宜过高也不宜过低。所述承放支架120的振动频率如果太低，则所述熔融金属110受到搅拌的作用过于平和，所述熔融金属110中所形成对流过于微弱，过于平和的搅拌不利于溶解气体的析出，不利于残余气体的减少，过于微弱的对流不利于熔融金属110温度均匀性的提高，不利于使熔融金属110表面和内部趋于同时凝固；所述承放支架120的振动频率如果太高，则可能会使所述熔融金属110在所述铸模100中的振动过于剧烈，增大了所述熔融金属110晃出所述铸模110的可能，可能会引起材料浪费、工艺风险提高的问题，也可能会造成工艺设备的损坏和污染。
[0078] 具体的，如图3所示，本实施例中，所述承放支架120与凸轮振动装置(图中未标示)相连，所述凸轮振动装置包括变频电机130；通过所述变频电机130使所述承放支架120振动。因此通过所述变频电机120的设定，能够使所述承放支架120的振动频率在合理范围内连续可调，所以可以根据所述铸模100中熔融金属110的容量，设定所述承放支架120的振动频率，从而可以在控制工艺风险的前提下，实现减少气孔和收缩孔的目的。
[0079] 本实施例中，所述承放支架120的振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。
[0080] 所述承放支架120的振动幅度不宜太大也不宜太小。所述承放支架120的振动幅度如果太小，则所述熔融金属110受到搅拌的作用过于平和，所述熔融金属110中所形成对流过于微弱，过于平和的搅拌不利于溶解气体的析出，不利于残余气体的减少，过于微弱的对流不利于熔融金属110温度均匀性的提高，不利于使熔融金属110表面和内部趋于同时凝固；所述承放支架120的振动幅度如果太大，则可能会使所述熔融金属110在所述铸模100中的振动过于剧烈，增大了所述熔融金属110晃出所述铸模110的可能，可能会引起材料浪费、工艺风险提高的问题，也可能会造成工艺设备的损坏和污染。
[0081] 所述铸模100的振动方向包括第一方向x、第二方向y以及第三方向z中至少一个方向；所述第一方向x与重力方向相平行，所述第二方向y垂直于所述第一方向x，所述第三方向z与所述第一方向x和所述第二方向y均垂直。
[0082] 本实施例中，所述铸模100沿第二方向y或第三方向z振动，即所述铸模100在水平面内振动。这种做法能够有效实现搅拌所述熔融金属110、形成对流的目的，而且还可以避免引起所述熔融金属110过于激烈的晃动，以保证安全性。但是本发明其他实施例中，所述铸模的振动方向还可以为第一方向、第二方向或第三方向的任意组合。
[0083] 本实施例中，提供所述铸模100之后，将所述熔融金属110注入所述铸模110之前，使所述铸模110开始振动；向振动中的铸模100注入所述熔融金属110。因此所述铸模100在所述熔融金属110注入之前即已经开始振动，所以所述熔融金属110在注入所述铸模100时即可发生振动，从而能够有效提高气体析出的效率；而且所述熔融金属110注入所述铸模100后即开始降温从而冷却凝固，所以使所述铸模100在所述熔融金属110注入之前即开始振动，能够有效防止所述熔融金属110在振动前即凝固现象的出现，有利于实现气体的充分析出，也能够避免所述熔融金属110表面膜层的形成，从而有利于减少收缩孔的形成。
[0084] 如图3所示，本实施例中，所述石墨坩埚内的熔融金属110分次注入所述铸模100中；所以提供铸模100之后，第一次向所述铸模100中注入所述熔融金属110之前，所述铸模100开始振动；所述铸模100的振动持续至最后一次注入熔融金属110之后。
[0085] 分次注入所述熔融金属110的做法，能够有效提高所述铸模100中熔融金属110的温度均匀性，有利于提高所获得铸模的质量；而且分次注入所述熔融金属110，还可以使先注入所述铸模100的熔融金属110得到充分振动以实现充分搅拌，从而降低溶解气体析出的难度，有利于促使溶解气体充分析出，从而能够减少所获得铸锭中的残余气体，从而减少气孔的形成。
[0086] 需要说明的是，为了避免在所形成铸锭中形成界面而影响铸锭质量，本实施例中，相邻两次向所述铸模100中注入熔融金属110的间隔时间不能太长。具体的，需要在前一次所注入的熔融金属110凝固以前，向所述铸模100中再次注入熔融金属110。
[0087] 本实施例中，所述熔融金属110注入所述铸模100的流速流速在0.5公斤/秒至4.0公斤/秒范围内。所述熔融金属110注入所述铸模100中的速度不宜太快也不宜太慢。
[0088] 所述熔融金属110注入所述铸模中的速度如果太慢，则可能会造成生产效率低下的问题，而且熔融金属110注入所述铸模中速度太慢，会使所述熔融金属110降温过快，可能会造成所述铸模中的熔融金属110温度过低，从而影响形成高质量的铸锭，也可能会影响溶解气体析出，影响收缩孔的减少；所述熔融金属110注入所述铸模中的速度如果太快，则所注入的熔融金属110可能无法完全填充所述铸模，从而在所形成的铸锭中形成空洞，而且以过快的速度向振动中的铸模中注入高温的熔融金属110，可能会增大工艺风险，可能会增大设备、人员的损伤风险。
[0089] 需要说明的是，本发明其他实施例中，所述熔融金属还可以一次连续注入所述铸模中。向所述铸模中注入所述熔融金属的工艺步骤与现有技术相同，本发明在此不再赘述。
[0090] 本实施例中，所述铸模100的振动持续至所述熔融金属100注入所述铸模100之后。具体的，所述熔融金属110分次注入所述铸模100中，所述铸模100的振动持续至最后一次注入所述熔融金属110之后。也就是说，在所述熔融金属110注入所述铸模100的过程中，所述铸模100持续处于振动状态。这种做法，能够使所述铸模100中的熔融金属110实现充分搅拌，所述熔融金属110内形成充分对流，从而能够有效促使溶解气体的充分析出，有效提高所述熔融金属110的温度均匀性，有利于减少所形成铸锭中的缺陷。
[0091] 具体的，注入所述熔融金属110之后，所述铸模100的振动持续时间在2min到5min范围内。
[0092] 由于振动只能减少熔融状态下金属气孔和收缩孔，而无法去除凝固后所形成铸锭的气孔和收缩孔，而本实施例中，所述铸模100并没有被加热，因此所述熔融金属110在注入所述铸模100后随即开始降温冷却以凝固形成铸锭，所以在注入所述熔融金属110之后，所述铸模100的振动持续时间不宜太长也不宜太短。
[0093] 所述铸模100的振动持续时间如果太短，则不利于溶解气体充分析出，不利于提供熔融金属110温度均匀性，则可能会影响气孔和收缩孔的减少，影响所形成铸锭缺陷的减少；所述铸模100的振动持续时间如果太长，则所述熔融金属110可能已经凝固形成铸锭，振动的持续无法进一步减少缺陷，反而浪费工艺时间，不利于生成效率的提高。
[0094] 需要说明的是，本实施例中，所述铸模100设置于真空腔140内；在真空环境中，将所述熔融金属110注入所述铸模100中，并使所述铸模100中的熔融金属110振动以形成铸锭。真空的工艺环境能够有效减小气体在所述溶解金属110中的溶解度，能够有效驱使气体析出，从而有利于减少残余气体，有利于减少气孔的形成，减少所获得铸锭的缺陷；而且真空的工艺环境还能够有效降低所述熔融金属110被氧化的几率，有利于提高所获得铸锭的纯度和良率。
[0095] 需要说明的是，本实施例中，所述熔融金属110是通过真空感应熔炼的方式形成的，因此盛放有所述熔融金属110的石墨坩埚也设置在所述真空腔140内，即所述石墨坩埚和所述铸模110设置于同一真空腔140内，从而在同一真空腔140内实现所述熔融金属110形成和注入所述铸模100中的步骤，能够有效减少工艺布置，提高工艺效率；还能够避免所述熔融金属110氧化，有利于提高所述熔融金属110的纯度。因此，所述真空腔140的真空度在10-2Pa到10-3Pa范围内，从而能够保证所形成铸锭中缺陷减少的前提下，控制工艺难度和工艺成本。
[0096] 综上，使所述铸模中熔融金属振动的做法，能够起到搅拌所述熔融金属的作用，使所述熔融金属中形成对流；熔融金属的搅拌，能够有效促使溶解气体的析出，从而减少气孔的形成；熔融金属中对流的形成，能够有效提高熔融金属表面和内部的温度均匀性，从而减少收缩孔的形成；所以所述铸模中熔融金属的振动，能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，从而提供铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。而且，本发明可选方案中，通过承放支架的振动使所述铸模振动，从而使所述铸模中的熔融金属振动；这种做法，工艺简单，可操作性强；而且无需直接接触所述熔融金属即可使所述熔融金属产生振动，从而能够避免向所述熔融金属内引入杂质，有利于保持所述熔融金属的纯度，有利于提高所形成溅射靶材的质量。此外，本发明可选方案中，振动频率在40Hz到200Hz范围内，振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。所述振动频率和所述振动幅度设置在合理范围内，从而能够实现提高安全性和减少缺陷的兼顾。另外，本发明可选方案中，在真空环境中，将所述熔融金属注入所述铸模中，并使所述铸模中的熔融金属振动以形成铸锭；真空的工艺环境能够有效减小气体在所述溶解金属中的溶解度，有利于减少气孔的形成，减少所获得铸锭的缺陷。而且，本发明可选方案中，将所述熔融金属分次注入所述铸模；这种注入方式，能够使先注入铸模的熔融金属充分受到搅拌，从而降低溶解气体析出的难度，有利于减少所述熔融金属中的残余气体，有利于减少所述铸锭中的缺陷。
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