專利名稱：靶材組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及靶材組件的制作方法。
背景技術(shù)：
物理氣相沉積(PVD)技術(shù)，例如濺射，應(yīng)用于很多領(lǐng)域，用于提供帶 有原子級光滑表面的具有精確控制厚度的薄膜材料沉積物。在濺射過程中， 位于充滿惰性氣體氣氛的腔室里的靶材暴露于電場中而產(chǎn)生等離子區(qū)。這個 等離子區(qū)中的等離子與'減射靶材組件的表面發(fā)生碰撞，從而從靶材組件表面 逸出原子。靶材組件與待涂布基材之間的電壓差使得逸出原子在基材表面上 形成預(yù)期的膜層。
目前，4N5 (純度99.995%) 、 5N (純度99.999%)鈥靶材組件廣泛應(yīng)用 于半導(dǎo)體制程，例如導(dǎo)電插塞金屬填充，金屬電極薄膜沉積等制程。靶材組 件是由符合濺射性能的靶材坯料和與所述靶材結(jié)合、具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu) 成。所述背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并具有 傳導(dǎo)熱量的功效。在濺射過程中，所述靶材組件的工作環(huán)境比4交惡劣，例如， 靶材組件工作溫度較高，例如300攝氏度至500攝氏度；另外，靶材組件的一 側(cè)充以冷卻水強(qiáng)冷，而另一側(cè)則處于10一Pa的高真空環(huán)境下，由此在靶材組件 的相對二側(cè)形成有巨大的壓力差；再有，靶材組件處在高壓電場、磁場中， 受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環(huán)境下，如果靶材組件中靶材坯料與背 板之間的結(jié)合度較差，將導(dǎo)致耙材坯料在受熱條件下變形、開裂、并與結(jié)合 的背板相脫落，使得濺射無法達(dá)到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射基 臺造成損傷。當(dāng)前大多數(shù)的4N5、 5N鈦靶材組件加工方法是通過金屬擴(kuò)散焊接方法將
鈦坯料與背板結(jié)合在一起，在現(xiàn)有的工藝中，鈦坯料和背板在擴(kuò)散焊接之前 需要充分預(yù)熱，鈦坯料和背板在高溫下容易被空氣中的氧氣氧化，影響焊接 的效果，并且擴(kuò)散焊接需要高溫高壓，焊接的靶材組件還需要做擴(kuò)散熱處理， 保溫時間久，使得靶材組件制造周期長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是焊接過程中鈦坯料和背板在高溫下容易被空氣中的 氧氣氧化，影響焊接的效果。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，包括提供鈦 草巴材坯料、背板和釬料，所述背板四周形成有側(cè)壁；對鈦耙材坯料進(jìn)行預(yù)熱， 將釬料均勻分布在鈦靶材坯料的結(jié)合面與坯料外周，使得釬料在鈦靶材坯料 的結(jié)合面和外周充分浸潤，去除鈦靶材坯料結(jié)合面和外周上的釬料；對背板 的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理，對背板進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在背板的結(jié)合面 和側(cè)壁內(nèi)側(cè)，超聲波處理添加釬料的背板；對鈦耙材坯料和背板進(jìn)行釬焊， 將鈦靶材坯料焊接至背板形成靶材組件；冷卻靶材組件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點釬料均勻分布在鈦靶材坯料的 結(jié)合面與坯料外周以及背板的結(jié)合面，有效地防止了鈦靶材坯料和背板在焊 接過程中被空氣中的氧氣氧化，并且采用了釬料焊接的方法，鈦靶材坯料和 背板結(jié)合強(qiáng)度高，產(chǎn)品加工周期短。


圖1為本發(fā)明一個實施例制作靶材結(jié)構(gòu)的流程圖； 圖2至圖3為根據(jù)圖1所示流程制作靶材結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，所述方法包括提供鈦靶材坯料、背板和釬料，所述背板四周形成有側(cè)壁；對鈦靶材坯料進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均 勻分布在鈦靶材坯料的結(jié)合面與坯料外周，使得釬料在鈦靶材坯料的結(jié)合面
和外周充分浸潤，去除鈦靶材坯料結(jié)合面和外周上的釬料；對背板的結(jié)合面
進(jìn)行打磨處理，對背板進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在背板的結(jié)合面和側(cè)壁內(nèi)
側(cè)，超聲波處理添加釬料的背板；對鈦靶材坯料和背板進(jìn)行釬焊，將鈦靶材 坯料焊接至背板形成靶材組件；冷卻靶材組件。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。
參考圖1,本發(fā)明實施方式提供一種靶材的制作方法，包括如下步驟
步驟Sl,提供鈦靶材坯料、背板和釬料，所述背板四周形成有側(cè)壁；
步驟S2，對鈦靶材坯料進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在鈦靶材坯料的結(jié)合 面與坯料外周，使得釬料在鈦靶材坯料的結(jié)合面和外周充分浸潤，去除鈦靶 材坯料結(jié)合面和外周上的釬料；對背板的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理，對背板進(jìn)行 預(yù)熱，將釬料均勻分布在背板的結(jié)合面和側(cè)壁內(nèi)側(cè)，超聲波處理添加釬料的 背板；
步驟S3，對鈦靶材坯料和背板進(jìn)行釬焊，將鈦靶材坯料焊接至背板形成 靶材組件；
步驟S4，冷卻靶材組件。
下面結(jié)合附圖對于上述實例過程進(jìn)行詳細(xì)說明。結(jié)合圖1和圖2所示， 如步驟Sl所述，提供鈦靶材坯料100、背板200和釬料(未圖示)，所述背板 200四周形成有側(cè)壁201。在本實施例中，所述鈥耙材坯料100的純度為4N5 (純度99.995%)或者5N ( 99.999%);鈦靶材坯料100的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán) 境、濺射設(shè)備的實際要求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形 狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種，且其厚度可以為1 mm至80mm 不等。優(yōu)選方案為圓形，直徑為在設(shè)計尺寸上加2mm至5mm的余量，厚度為在設(shè)計尺寸上加lmm至3mm的余量。增加余量的目的是對形成靶材組件 之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。
所述背板200的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實際要求，可以為圓 形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中 的任一種，且其厚度可以為1 mm至80 mm不等。優(yōu)選方案為圓形，直徑為 在設(shè)計尺寸上加10mm至20mm的余量。增加余量的目的是對形成靶材組件 之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。所述背板200四周形成有側(cè)壁201, 背板200材料選自鋁基合金或者銅基合金。
所述釬料選自有鉛詳錫釬料或者無鉛焊錫釬料，其中釬料中銀的質(zhì)量百 分比為0.2%。
如步驟S2所述，對鈦靶材坯料100進(jìn)行預(yù)熱，目的為讓后續(xù)工藝中的釬 料與鈦把材坯料100結(jié)合面充分浸潤。所述鈦把材坯料100預(yù)熱可以采用加 熱板加熱，加熱溫度為200攝氏度至250攝氏度。
當(dāng)鈦靶材坯料溫度達(dá)到200攝氏度至250攝氏度，將釬料均勻分布在鈦 耙材坯料100的結(jié)合面與坯料外周，目的為讓釬料充分在鈦靶材坯料100結(jié) 合面和坯料外周充分浸潤，提高焊接的結(jié)合強(qiáng)度，并且釬料保護(hù)了鈦靶材坯 料100，防止鈦靶材坯料100在焊接過程中氧化。
采用鋼刷沾上釬料摩擦鈦靶材坯料的結(jié)合面3至4回，使得釬料與鈦靶 材坯料100的結(jié)合面充分浸潤，使得鈦靶材坯料100與背板200的焊接能夠 獲得更高的結(jié)合強(qiáng)度。采用刮刀去除鈦靶材坯料100結(jié)合面上多余的釬料。
對背板200的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理，目的為去除背板200結(jié)合面的氧化 層，具體可以為用#180或者#230砂紙對背板的結(jié)合面進(jìn)行打磨，打磨完畢可 以用酒精清洗結(jié)合面，用于去除打磨時形成的污染物。
對背板200進(jìn)行預(yù)熱，目的為讓后續(xù)工藝中的釬料與背板200結(jié)合面充分浸潤，所述背板200預(yù)熱可以采用焊接加熱裝置加熱，加熱溫度為200攝 氏度至250攝氏度。
將釬料均勻分布在背板200的結(jié)合面和背板側(cè)壁201的內(nèi)側(cè)，目的讓背 板200通過釬料與鈦靶材坯料焊接。
超聲處理添加釬料的背板200,用于去除釬料中氧化廢料和殘渣。所述工 藝可以在手動超聲波焊接裝置進(jìn)行，工藝參數(shù)優(yōu)選為焊接裝置溫度260攝氏 度至280攝氏度，背板200溫度為200攝氏度至250攝氏度，超聲波振蕩器 輸出功率為25Hz至35Hz。
參考圖3,如步驟S3所述，對鈦靶材坯料100和背板200進(jìn)行釬焊，用 真空吸盤吸附鈦靶材坯料100的非結(jié)合面，讓鈦靶材坯料100的結(jié)合面與背 板200的結(jié)合面接觸，鈦靶材坯料100的外周與背板200的側(cè)壁接觸，并按 住鈦乾材坯料100的非結(jié)合面旋轉(zhuǎn)3至4圈，使得多余的釬料從鈥靶材坯料 100的外周與背板200的側(cè)壁形成的縫隙排出，然后將結(jié)合的鈦靶材坯料100 與背板200移至壓力機(jī)工作臺，工作臺工作溫度為工作溫度260攝氏度至280 攝氏度，壓強(qiáng)0.48兆帕至0.52兆帕，將鈦靶材坯料焊接至背板形成靶材組件。
如步驟S4所述，冷卻革巴材組件，.所述冷卻耙材組件可以采用壓力才幾循環(huán) 水冷卻裝置，保持壓強(qiáng)0.48兆帕至0.52兆帕，將靶材組件冷卻至水溫。
雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種靶材組件的制作方法，其特征在于，包括提供鈦靶材坯料、背板和釬料，所述背板四周形成有側(cè)壁；對鈦靶材坯料進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在鈦靶材坯料的結(jié)合面與坯料外周，使得釬料在鈦靶材坯料的結(jié)合面和外周充分浸潤，去除鈦靶材坯料結(jié)合面和外周上的釬料；對背板的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理，對背板進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在背板的結(jié)合面和側(cè)壁內(nèi)側(cè)，超聲波處理添加釬料的背板；對鈦靶材坯料和背板進(jìn)行釬焊，將鈦靶材坯料焊接至背板形成靶材組件；冷卻靶材組件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耙材組件的制作方法，其特征在于，所述鈥靶材坯料的純度為4N5或者5N。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述背板材料具體選自鋁基合金或者銅基合金。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述釬料選自有鉛焊錫釬料或者無鉛焊錫釬料，其中釬料中銀的質(zhì)量百分比為0.2%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述對鈦靶材坯料進(jìn)行預(yù)熱溫度為200攝氏度至250攝氏度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述使得釬料與鈦乾材坯料的結(jié)合面充分浸潤包括將鋼刷沾上釬料摩擦鈦靶材坯料的結(jié)合面三至四回。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述對背板的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理為用#180或者#230砂紙對背板的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理并用酒精清洗背板的結(jié)合面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述對背板進(jìn)行預(yù)熱溫度為200 ^聶氏度至250攝氏度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述超聲波處理添加釬料的背板的工藝參數(shù)為超聲波振蕩器的輸出功率為25Hz至35Hz。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述對鈦靶材坯料和背板進(jìn)行釬焊處理工藝參數(shù)為工作溫度260攝氏度至280攝氏度，壓強(qiáng)0.48兆帕至0.52兆帕。
全文摘要
一種靶材組件的制作方法，包括提供鈦靶材坯料、背板和釬料，所述背板四周形成有側(cè)壁；對鈦靶材坯料進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在鈦靶材坯料的結(jié)合面與坯料外周，使得釬料在鈦靶材坯料的結(jié)合面和外周充分浸潤，去除鈦靶材坯料結(jié)合面和外周上的釬料；對背板的結(jié)合面進(jìn)行打磨處理，對背板進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在背板的結(jié)合面和側(cè)壁內(nèi)側(cè)，超聲波處理添加釬料的背板；對鈦靶材坯料和背板進(jìn)行釬焊，將鈦靶材坯料焊接至背板形成靶材組件；冷卻靶材組件。本發(fā)明能夠有效避免鈦靶材坯料和背板在焊接過程中氧化以及釬料氧化，并且焊接的靶材組件結(jié)合強(qiáng)度高，產(chǎn)品加工周期短。
文檔編號B23K1/08GK101648307SQ20091014041
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者慶 劉, 姚力軍, 歐陽琳, 王學(xué)澤 申請人:寧波江豐電子材料有限公司