半导体用高纯铝靶材和铝线，纯度要求到5N甚至6N级别。从铝锭到靶材成品，熔炼是第一步，也是最容易引入杂质的环节。真空感应熔炼是高纯铝熔炼的主流工艺，炉腔抽真空后充入氩气保护，铝液在惰性气氛中熔化精炼。
铝液在高温下化学活性强，哪怕微量氧气和水蒸气都会在铝液表面生成氧化铝。氧化铝密度跟铝液接近，容易分散在熔体内部形成夹杂。靶材里有氧化铝夹杂，溅射时局部放电异常，薄膜均匀性受影响。铝线拉丝时夹杂处直接断线。5N到6N的纯度要求，意味着熔炼环节的杂质控制到了ppm级别。
氩气在这个工艺里承担两个角色。熔炼阶段，氩气覆盖在铝液表面隔绝空气，防止氧化。精炼阶段，氩气通入铝液内部做吹气精炼，把溶解在铝液里的氢气和非金属夹杂带到液面。两个阶段用的氩气纯度要求一致，都得是5N以上。
氩气中如果含有氧气和氮气杂质，问题比想象中大。氧气跟铝液反应生成氧化铝。氮气在高温下跟铝反应生成氮化铝，氮化铝颗粒在靶材里形成硬点，溅射时造成弧光放电。高纯铝熔炼用的氩气，氧含量要低于2ppm，氮含量低于5ppm，水分低于1ppm。这个指标比普通焊接用氩气严一个数量级。
熔炼工艺参数跟氩气纯度配合。真空度抽到位后充氩，炉腔内氩气压力一般控制在微正压范围，防止空气倒灌。熔炼温度六百六十摄氏度以上，铝液保持液态时间越长，吸气和氧化的累积效应越明显。精炼时间通过氩气吹气流量控制，吹气时间太长铝液氧化面反而增大。
靶材成品的纯度检测，是对熔炼全流程的最终验证。GDMS分析金属杂质到ppb级别，气体杂质氢含量单独检测。熔炼环节如果氩气纯度波动，这批锭子的杂质数据就出现离散。产线上每炉次的氩气批号和纯度数据要跟锭号绑定存档，出现问题可以追溯到具体供气批次。高纯氩气建议从同一供应商长期采购，气源稳定性比单次纯度指标更重要。
精炼除了吹气还有过滤工艺。铝液经过多孔陶瓷过滤板，把微米级夹杂挡住。过滤后铝液纯净度上一个台阶。过滤材料本身也要做纯度处理，防止引入新杂质。浇铸阶段在氩气保护下进行，铝液从炉体到铸模全程不接触空气。铸模材料用高纯石墨，涂层用氮化硼，这些材料里的杂质也会迁移到铝锭里，选型时一并考虑。
从成本角度看，高纯氩气占熔炼运行成本的比例不低。真空感应熔炼炉每次熔炼都要抽真空再充氩，氩气消耗量跟炉容和熔炼频次有关。5N高纯氩单价是普通焊接氩的好几倍。降低氩气消耗的途径包括优化真空系统减少空气残留、回收精炼尾气净化后再利用。但回收系统投资大，适合大批量靶材生产厂。小批量试制阶段直接买高纯氩钢瓶更划算。
铝锭质量还跟浇铸速度和冷却方式有关。氩气保护下浇铸，铝锭晶粒细小、偏析少。大块铝锭冷却慢，晶界处杂质富集，后续轧制时产生裂纹。小批量熔炼直接浇成圆锭，靶材厂再加工。工艺细节决定最终纯度。
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