带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺
阅读：397发布：2020-05-25
专利汇可以提供带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种带分配装置的 半导体 靶材用 铸锭 的制备工艺，包括：提供金属 母材 ，将所述母材置于 真空 熔炼炉；将所述真空熔炼炉中的金属母材熔融；对已熔融的金属取样，进行制品分析；将经过制品分析后符合产品要求的熔融金属通过浇道和分配器注入多个竖形结晶器，所述分配器包括一个进口和多个出口，所述分配器的多个出口分别与多个竖形结晶器相对应；将所述熔融金属进行连续 铸造 ，形成靶材铸件。本 发明 实施例 提供的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，提高了铸件的 质量 ，且大大提高了生产靶材铸件的效率。，下面是带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺专利的具体信息内容。
1.一种带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，包括：
提供金属母材，将所述母材置于真空熔炼炉；
将所述真空熔炼炉中的金属母材熔融；
对已熔融的金属取样，进行制品分析；
其特征在于，还包括：
将经过制品分析后符合产品要求的熔融金属通过浇道和分配器注入多个竖形结晶器，所述分配器包括一个进口和多个出口，所述分配器的多个出口分别与多个竖形结晶器相对应；
将所述熔融金属进行连续铸造，形成靶材铸件。
2.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，所述金属母材为原铝。
3.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，所述分配器的出口为2～10个，所述分配器的出口的直径为0～50厘米。
4.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，所述分配器的材料为熔点高的金属、SiO2或Al2O3中的一种。
5.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，还包括：对所述已熔融的金属取样之前，在除去母材表面的氧化膜，并对已熔融的金属进行脱气处理。
6.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，还包括：对起出后的靶材铸件进行成品检测；筛选出符合产品要求的靶材，将所述符合产品要求的靶材打包，出货。
7.如权利要求6所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，所述成品检测包括外观检查、分切称量、以及根据样品计划取样分析。
8.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，所述半导体靶材用铸锭的纯度大于等于99.999％。
9.如权利要求1所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，还包括：短浇道，所述短浇道与所述分配器的出口处相连，所述短浇道离竖形结晶器的底部的距离小于60厘米。
10.如权利要求9所述的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，其特征在于，所述多个分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角相等，所述分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角为120°～180°。
带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺
技术领域
背景技术
[0003] 半导体靶材用超高纯铝有多种，常见的有纯铝、铝铜合金、铝硅铜合金、铝硅合金等材料，虽然合金成分含量各有不同，但对纯度和固体杂质要求都非常高，一半纯度要求不得低于99.999％，且不允许有固体杂质的存在。
[0004] 现有技术中半导体靶材用的超高纯铝的制备工艺为：真空熔炼后的超高纯铝液经流槽流入单根铸模，完成一根铸模后，再由操作人员调整注入口，继续第二、第三根铸锭的铸造。现有技术对操作人员的技能控制要求相对较高，且铸造过程相对较长，铝锭质量相对较差，铝锭的纯度一般只能在99.8％左右，影响了半导体靶材的良率。并且批量生产需要大量的铸锭，采用此种方式制备超高纯铝的生产效率低、生产周期长、耗能相对偏高。
[0005] 公开号为“CN101704076A”的中国专利公开了一种“靶材生产用锭材的制备方法”，在浇道中设置了至少一道滤网，去除了一部分杂质，但对于提高铸锭的质量发挥的作用有限，并且没有提高生产半导体靶材用铸锭的生产效率。
发明内容
[0006] 本发明的实施例解决的问题是提供一种生产效率高的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺。
[0007] 为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，包括：
[0008] 提供金属母材，将所述母材置于真空熔炼炉；
[0009] 将所述真空熔炼炉中的金属母材熔融；
[0010] 对已熔融的金属取样，进行制品分析；
[0011] 其特征在于，还包括：
[0012] 将经过制品分析后符合产品要求的熔融金属通过浇道和分配器注入多个竖形结晶器，所述分配器包括一个进口和多个出口，所述分配器的多个出口分别与多个竖形结晶器相对应；
[0013] 将所述熔融金属进行连续铸造，形成靶材铸件。
[0014] 可选地，所述金属母材为原铝。
[0015] 可选地，所述分配器的出口为2～10个，所述分配器的出口的直径为0～50厘米。
[0016] 可选地，所述分配器的材料为熔点高的金属、SiO2或Al2O3中的一种。
[0018] 可选地，本发明实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺还包括：对起出后的靶材铸件进行成品检测；筛选出符合产品要求的靶材，将所述符合产品要求的靶材打包，出货。
[0019] 可选地，所述成品检测包括外观检查、分切称量、以及根据样品计划取样分析。
[0020] 可选地，所述半导体靶材用铸锭的纯度大于等于99.999％。
[0021] 可选地，还包括：短浇道，所述短浇道与所述分配器的出口处相连，所述短浇道离竖形结晶器的底部的距离小于60厘米。
[0022] 可选地，所述多个分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角相等，所述分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角为120°～180°。
[0023] 与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：
[0024] 本发明的实施例采用了一个进口、多个出口的分配器，所述分配器的多个出口分别对应于多个竖形结晶器的入口，使得真空熔炼后的金属母材，通过浇道、筛子和分配器后，快速注入到与各个竖形结晶器中，进行连续铸造。本发明的实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，可以短时间内同时完成多个连续铸锭，大大提高了半导体靶材用铸锭的生产效率。
[0025] 进一步的，本发明的实施例采用了具有多个出口的分配器，所述分配器的出口通过短浇道浇注多个竖形结晶器，产生的飞溅较小，金属溶液不易产生杂质、不易被氧化；且在同时浇注多个竖形结晶器形成多个铸锭时，可以通过比较所述多个铸锭的质量来判断半导体靶材用的制备工艺是否存在问题，并判断出制备工艺存在问题的具体环节，大大节省了检修的时间。
[0027] 图1是本发明实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺流程示意图；
[0028] 图2是本发明一实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备系统的示意图；
[0029] 图3是本发明实施例的分配器的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0030] 正如背景技术部分所述，采用现有技术的半导体靶材用铸锭的制备工艺生产的铸锭的质量较差，生产效率低。本发明实施例的发明人发现，现有技术在完成一根铸造后，需要再调整入口，继续第二、第三根铸锭的铸造。由于铝液长时间暴露在空气中，与氧气接触，产生氧化膜导入铸锭，直接影响铸锭质量；易混入空气中的一些微粒，在铸锭过程中，容易形成缩孔缺陷；并且现有技术的半导体靶材用铸锭的制备工艺的生产效率低。
[0031] 针对上述问题，本发明实施例的发明人经过研究发现，可以在半导体靶材用铸锭的制备工艺中使用具有一个进口、多个出口的分配器，提高铸锭的质量和提高生产效率。
[0032] 经过研究后本发明实施例的发明人发现，所述具有多个出口的分配器可以在半导体靶材用铸锭的制备工艺中设计成为可动的和固定的两种。若将具有多个出口的分配器设计成可以运动的，例如可旋转的分配器，所述分配器的一个出口对应于一个竖形结晶器，当分配器的该出口浇注完一个竖形结晶器后，分配器旋转，使得所述分配器的下一个出口与另一个竖形结晶器相对应，从而实现连续浇注。此种半导体靶材用铸锭的制备工艺虽然减小了操作人员的技能控制要求，熔融金属暴露在空气中的时间减小，在一定程度上提高了铸锭的质量。但是此种半导体靶材用的制备工艺的金属溶液从分配器的出口直接浇注入竖形结晶器，容易产生飞溅，被氧化形成杂质，所述铸锭的质量稳定性还有待提高，且一次只能浇注一个竖形结晶器，铸锭的生产效率较低。
[0033] 因此，本发明的发明人经过进一步研究后发现，在半导体靶材用制备工艺中，可以将具有多个出口的分配器设计成固定的，所述分配器的每个出口对应于一个竖形结晶器，可以同时实现多个铸锭的浇注，大幅提高了生产效率；且在分配器的出口处连接有短浇道，所述短浇道离竖形结晶器底部的距离较近，金属溶液流经分配器和短浇道后进入竖形结晶器，不易产生飞溅，形成的铸锭的质量稳定性更好。
[0034] 为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0035] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明的实施例，但是本发明的实施例还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明的实施例不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0037] 参考图1，本发明的实施例提供了一种带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，包括：
[0038] 步骤S101，提供金属母材，将所述金属母材置于真空熔炼炉；
[0039] 步骤S103，将所述真空熔炼炉中的金属母材熔融；
[0040] 步骤S105，对已熔融的金属取样，进行制品分析；
[0041] 步骤S107，将经过制品分析后符合产品要求的熔融金属通过浇道和分配器注入多个竖形结晶器，所述分配器包括一个进口和多个出口，所述分配器的多个出口分别与多个竖形结晶器相对应；
[0042] 步骤S109，将所述熔融金属进行连续铸造，形成靶材铸件。
[0043] 下面对于上述实例过程进行详细说明。请参考图2，图2示出了本发明一实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备系统的示意图。
[0044] 首先，执行步骤S101，提供金属母材，将所述金属母材置于真空熔炼炉201。在本发明的实施例中，以用原铝作为金属母材来制备半导体靶材用铸件为例进行说明。具体包括：提供纯度为4N5(99.995％)或5N5(99.9995％)的原铝；对所述原铝进行称重；并将称重后的所述原铝置于真空熔炼炉201中。
[0045] 接着，执行步骤S103，将所述真空熔炼炉201中的金属母材熔融。在本发明的实施例中，由于是以原铝作为母材，熔融原铝所需要的温度至少要在600℃以上，因此，在所述真空熔炼炉201中熔融所述原铝所需的主要工艺参数，例如工作温度的范围为600℃至1000℃，压强为0.01托至1.00托(1托＝1毫米汞柱≈133.32237帕)。
[0046] 为确保原铝的熔融的质量，在本发明的实施例中，在所述真空熔炼炉201内进行熔融原铝的过程中，还包括添加氢元素和硼元素。其中，硼元素(例如三氯化硼)可用于从熔融的铝液中除去氮化物、碳化物和氧化物以精炼原铝，提高铝铸件品质。
[0047] 并且在熔融原铝的过程中，还需要对所述真空熔炼炉201进行抽气，以降低所述真空熔炼炉中的气体与熔融铝液发生反应的几率。因此在熔融的同时进行抽气，使得所述真空熔炼炉201中的氢气和/或氧气控制在可允许的范围内。
[0048] 之后，执行步骤S105，对已熔融的金属取样，进行制品分析。
[0049] 由于熔融铝液的表面与所述真空熔炼炉201中的气体相接触而易于生成氧化物，在熔融铝液表面形成一层氧化膜，不利于后续形成高纯度或超高纯度的铝铸件，故在所述制品分析前，还需要去除真空熔炼炉201中熔融金属母材表面的氧化膜。在本实施例中，所述去除真空熔炼炉201中熔融金属表面的氧化物可以通过专用的去除装置实现的，所述去除装置可以采用例如剥离、吹拂等方式将所述熔融铝液表面的氧化物去除。
[0050] 并且如果能够控制熔融铝液中各气体的含量，铝铸件的品质就会有实质性的改善。例如，一般，原铝在液态时吸收氢气和/或氧气，如不去除就会在后续制备的铝铸件中产生气孔等内部缺陷。因此，在所述制品分析前，还需要添加脱气剂，部分去除熔融铝液中的气体，降低各气体的含量，添加脱气剂，对所述熔融金属进行脱气处理。
[0051] 在进行脱气处理之后，需再一次去除真空熔炼炉201中熔融的母材表面的氧化膜，提高后续形成的靶材用铸锭的纯度。
[0052] 在本发明的实施例中，接着对已熔融的金属取样，进行制品分析。在本实施例中，步骤S105具体包括：从所述熔融铝液中的不同部位采集铝液样本；分别对所述各个铝液样本进行分析，所述分析包括不纯物分析和气体成分分析。通过制品分析，不仅可以检验出所述熔融铝液中不纯物的种类及其含量和气体成分的种类及其含量，另可检验出所述熔融铝液的均匀性是否符合产品要求。例如，倘若检验出各个铝液样本存在不一致，即表明所述熔融铝液的不均匀，则可继续对熔融铝液采取例如搅拌等措施以使其达到均匀。
[0053] 然后，执行步骤S107，将经过制品分析后符合产品要求的熔融金属通过浇道203、筛子205和分配器207注入多个竖形结晶器2091、2092、2093、2094，所述分配器207包括一个进口2070和多个出口2071、2072、2073、2074，所述分配器的多个出口2071、2072、2073、2074分别与多个竖形结晶器2091、2092、2093、2094相对应。
[0054] 所述筛子205可以用于滤去熔融金属中的氧化物和杂质，所述分配器207用于将熔融金属分配到不同的竖形结晶器中。
[0055] 请参考图3，图3示出了本发明实施例的分配器207的剖面结构示意图。所述分配器包括一个进口2070和四个出口2071、2072、2073、2074。所述每个出口对应于一个竖形结晶器，用于将熔融金属注入到不同的竖形结晶器中。例如第一出口2071，对应于第一竖形结晶器2091，第二出口2072对应于第二竖形结晶器2092，依次类推。在半导体靶材用铸锭的制备工艺中采用具有多个出口的分配器207，可以同时浇注多个竖形结晶器，形成多个铸锭，大大提高了生产效率，并且采用本发明实施例的制备工艺，浇注完真空熔炉内的金属溶液所需的时间短，铸造环境的可控性高，铸锭的质量稳定性高。
[0056] 若分配器207的出口过多，制作分配器207的工艺更加复杂，并且每个出口对应于一个竖形结晶器，即意味着需要更多的竖形结晶器，需要更大的场地。因此，考虑到制作具有多个出口的分配器207的工艺的复杂度和场地的限制，通常所述分配器207的出口为2～10个，所述出口的直径为0～50厘米。
[0057] 考虑到流经分配器207的熔融金属具有较高的温度，若分配器207采用熔点较低的材质制成，则容易被熔化或发生变形。因此，在本发明的实施例中，所述分配器207的材质为熔点高于熔融金属温度的材质，例如熔点高的金属、SiO2或Al2O3中的一种。
[0058] 考虑到从分配器的出口流出的熔融金属直接浇注到竖形结晶器，容易产生飞溅，造成熔融金属部分被氧化生成杂质，影响到后续形成的铸锭的质量，因此，请继续参考图2，所述分配器207的出口与短浇道相连，所述短浇道的直径与所述出口的直径相对应，为0～50厘米，所述短浇道离竖形结晶器的底部的距离较小，小于60厘米，不易产生飞溅，所述熔融金属不易被氧化生成杂质。在本发明的实施例中，具体地，所述出口2071与短浇道2081相连，所述出口2072与短浇道2082相连，所述出口2073与短浇道2083相连，所述出口2074与短浇道2084相连。
[0059] 另外考虑到熔融金属流动的均匀性，所述多个分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角相等。本发明实施例的发明人经过研究后发现，当分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角为120°～180°时，熔融金属的流动性好。在本发明的实施例中，所述分配器的出口、与所述出口相连的短浇道之间的夹角为150°，此时熔融金属的流动性较好。
[0060] 最后，执行步骤S109，将所述熔融金属进行连续铸造，形成靶材铸件。
[0061] 将连续铸造所述熔融金属在竖形结晶器中进行。所述竖型结晶器作为连续铸造的“心脏”，熔融铝液在竖型结晶器内被冷却并初步凝固成一定厚度的铝铸件，并被连续从竖型结晶器的下口(未标示)拉出，再通过例如喷水或喷蒸汽等冷却方式予以冷却，使得铝铸件完全凝固并成型。
[0062] 本发明的发明人发现，本发明实施例的带分配装置的半导体靶材用的制备工艺，由于同时浇注多个竖形结晶器形成多个铸锭，若某些铸锭的质量出现问题，可以通过比较所述多个铸锭的质量来判断半导体靶材用的制备工艺是否存在问题，并判断出制备工艺存在问题的具体环节，大大节省了检修时间。例如在本发明的实施例中，若由竖形结晶器2091形成的第一铸锭质量存在问题，而竖形结晶器2092、2093、2094中形成的第二铸锭、第三铸锭、第四铸锭质量稳定，就可以得出本发明实施例的带分配装置的半导体靶材用的制备工艺的真空熔炉、浇道、筛子这些环节的工艺不存在问题，是分配器的出口2071和短浇道2081之间的环节存在问题，只需对分配器出口2071和短浇道2081进行改进即可，而不需要逐个环节的检查，节省了制备工艺中检修时间。
[0063] 另外，在连续铸造的生产过程中，竖型结晶器内熔融金属的液位控制是最重要的工艺操作之一，它对于提高铝铸件品质和稳定生产过程都起着关键的作用，液位控制的好坏将直接影响铝铸件的品质，因此，在本实施例中，所述竖型结晶器的液位控制方式为浮子式液位控制方式，例如在连续铸造的生产过程中可以通过控制浮子的高度来获得较佳的液位效果。
[0064] 需要说明的是，在本发明的实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺还包括：对起出后的靶材铸件进行成品检测；筛选出符合产品要求的靶材，将所述符合产品要求的靶材打包，出货。
[0065] 所述成品检测包括外观检查、分切称量、以及根据样品计划取样分析。在本发明的实施例中，采用上述制备工艺制作的半导体靶材用铸锭经检测后得知，所述铸锭的纯度大于等于99.999％。
[0066] 综上，本发明的实施例采用了一个进口、多个出口的分配器，所述分配器的多个出口分别对应于多个竖形结晶器的入口，使得真空熔炼后的金属母材，通过浇道、筛子和分配器后，快速注入到与各个竖形结晶器中，进行连续铸造。本发明的实施例的带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺，可以短时间内同时完成多个连续铸锭，大大提高了半导体靶材用铸锭的生产效率。
[0067] 进一步的，本发明的实施例采用了具有多个出口的分配器，所述分配器的出口通过短浇道浇注多个竖形结晶器，产生的飞溅较小，金属溶液不易产生杂质、不易被氧化；且在同时浇注多个竖形结晶器形成多个铸锭时，可以通过比较所述多个铸锭的质量来判断半导体靶材用的制备工艺是否存在问题，并判断出制备工艺存在问题的具体环节，大大节省了检修的时间。
[0068] 更进一步的，由于本发明的实施例的生产半导体靶材用铸锭的时间短，浇注完真空熔炉内的金属溶液所需的时间短，铸造环境的可控性高，铸锭的质量稳定性高。
[0069] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 肿瘤放射治疗靶区和危及器官智能化、自动化勾画方法 | 2020-06-07 | 362 |
| 带分配装置的半导体靶材用铸锭的制备工艺 | 2020-05-25 | 397 |
| 分象限放射治疗装置及由此治疗肿瘤靶区分象限放射方法 | 2020-06-03 | 480 |
| 基于联立方程模型的塔式太阳能热电系统运行优化方法 | 2020-06-27 | 71 |
| 基于血液-组织表面的放射外科肾脏治疗设计 | 2020-05-30 | 186 |
| 用于放射疗法的自动化治疗计划 | 2020-05-16 | 898 |
| 一种建立基于测量数据的医用直线加速器简便照射源模型的方法 | 2020-06-24 | 424 |
| SDF-1结合核酸及其用途 | 2020-06-26 | 506 |
| 一种仿脑计算虚拟化的方法和系统 | 2020-06-21 | 222 |
| 基于优化分布式云放疗计划系统及使用方法、存储介质 | 2020-06-02 | 897 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈