背板缺陷的改善方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體濺射靶材制造領域，尤其涉及一種背板缺陷的改善方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁控濺射鍍膜工藝中，靶材組件由符合濺射性能的靶材和與所述靶材結(jié)合、具有一定強度的背板構(gòu)成。所述背板不僅在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，而且其具有傳導熱量的功效，用于磁控濺射工藝中靶材的散熱。在磁控濺射鍍膜過程中，靶材組件工作環(huán)境較為苛刻。靶材組件處于高溫、高壓電場和磁場強度較大的磁場中，且正面在10 9Pa的高真空環(huán)境下，受到各種高能量離子轟擊，致使靶材發(fā)生濺射，而濺射出的中性的靶材原子或分子沉積在基片上形成薄膜。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)的背板制成的靶材組件應用于磁控濺射時在基片上形成薄膜的質(zhì)量不好。嚴重時，無法進行磁控濺射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的問題是:現(xiàn)有技術(shù)的背板制成的靶材組件應用于磁控濺射時在基片上形成薄膜的質(zhì)量不好。嚴重時，無法進行磁控濺射。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種背板缺陷的改善方法。包括:
[0006]提供背板，所述背板具有缺陷，所述缺陷為至少一個孔洞；
[0007]將所述背板放入熱等靜壓爐中，進行熱等靜壓處理。
[0008]可選的，所述缺陷還包括裂紋。
[0009]可選的，所述背板的材料為銅或銅合金。
[0010]可選的，所述熱等靜壓處理的條件包括:熱等靜壓處理溫度為大于等于400°C且小于等于800°C。
[0011]可選的，熱等靜壓處理壓力為大于等于120Mpa。
[0012]可選的，熱等靜壓處理的保溫和保壓時間為大于等于3h且小于等于6h。
[0013]可選的，所述缺陷在所述背板表面，將所述背板放入熱等靜壓爐之前，還進行將所述背板放入包套并進行抽真空的步驟，所述熱等靜壓處理步驟之后，去除所述包套。
[0014]可選的，所述包套的材料為不銹鋼、鋁、銅或銅合金。
[0015]可選的,所述包套的材料為不銹鋼時，所述包套的厚度為1.5?2mm,去除所述包套后，還進行機械拋光背板表面的步驟。
[0016]可選的，所述包套的材料為鋁時，所述包套的厚度為2?3_，所述熱等靜壓處理溫度為大于等于400°C且小于等于550°C，去除所述包套后，還進行機械拋光背板表面的步驟。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0018]對背板進行熱等靜壓處理就是在高溫條件下利用高壓氣體對背板施加各向均等的壓力。背板的內(nèi)部缺陷先受到上述壓力的擠壓，孔洞開始收縮，收縮至貼合后再進行背板原子之間的擴散至孔洞的體積進一步縮小，這時背板內(nèi)部的缺陷被改善。從而提高了背板的致密度。
[0019]更進一步的，根據(jù)背板的材料，創(chuàng)造性的確定熱等靜壓的相關參數(shù)，可以將背板內(nèi)部的缺陷完全消除，使背板成為一個整體，進一步提高了背板的致密度。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明具體實施例的背板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是將圖1中的背板采用包套密封的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是將圖2中的包套放入熱等靜壓爐時的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明具體實施例中的進行熱等靜壓處理后的背板。
【具體實施方式】
[0024]經(jīng)發(fā)現(xiàn)和分析，現(xiàn)有技術(shù)的背板制成的靶材組件應用于磁控濺射時在基片上形成薄膜的質(zhì)量不好。嚴重時，無法進行磁控濺射的原因如下:
[0025]現(xiàn)有技術(shù)中，制作背板的方法為鑄造。鑄造過程中，需要冷凝操作。背板材料在冷凝過程中會收縮，非常容易產(chǎn)生孔洞或裂紋，該孔洞或裂紋為背板的缺陷，該缺陷有時會分布在背板的表面，有時會分布在背板的內(nèi)部，有時會同時分布在背板的表面和內(nèi)部。分布在背板表面的孔洞或裂紋可以通過肉眼進行辨識，分布在背板內(nèi)部的孔洞或裂紋可以采用C-SCAN (水浸超聲C掃描系統(tǒng))進行檢測。
[0026]現(xiàn)有技術(shù)中，分布在背板表面的缺陷如果不是很深，小于等于2_，將背板與靶材焊接前，需要將背板表面的缺陷采用機械拋光的方法去除。但是背板表面的缺陷如果很深，大于2_，將背板上的缺陷去除干凈后，形成的背板尺寸與背板成品尺寸相差甚遠。再者，即使采用機械拋光的方法，背板內(nèi)部的缺陷也無法去除。
[0027]背板應用于磁控濺射工藝時會進行通電操作，背板內(nèi)部和表面的體積較大和較深的孔洞或裂紋會改變通電電流的流向，還會改變背板的電阻值，從而會影響磁控濺射環(huán)境。例如，在磁控濺射的過程中，容易產(chǎn)生異常放電現(xiàn)象，進而影響基片上的成膜質(zhì)量。嚴重時，無法進行磁控濺射。
[0028]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種背板缺陷的改善方法。具體為將具有缺陷的背板進行熱等靜壓處理。采用本發(fā)明的方法能夠縮小背板缺陷的體積和深度，從而提高背板的性能，進而提高基片上的成膜性能。
[0029]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0030]參考圖1，提供背板20，背板具有缺陷21。
[0031]根據(jù)應用環(huán)境、濺射設備的實際要求，背板的形狀可以為圓柱體、長方體、正方體，截面為環(huán)形、三角形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種的柱體。
[0032]本實施例中，背板20為圓柱體。背板20包括背板上表面、背板下表面和背板側(cè)壁。其中，背板上表面與背板下表面相對且平行。背板側(cè)壁位于背板上表面與背板下表面之間，并與背板上表面與背板下表面連接。背板的上表面為平面，背板的上表面整體為后續(xù)工藝中與靶材進行焊接的待焊接面。
[0033]其他實施例中，背板的上表面具有凹槽，凹槽底部為背板與靶材的待焊接面，也屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0034]本實施例中，背板20的材料為銅或銅合金。其中銅合金為牌號為C46400的銅合金，牌號為C18200的銅合金或牌號為C18000的銅合金。
[0035]本實施例中，背板20的表面和內(nèi)部同時具有缺陷21。具體為:背板的表面具有體積和深度較大的孔洞和裂紋中的至少一種。背板的表面具有體積和深度較小的孔洞或裂紋中的至少一種。背板的內(nèi)部具有孔洞或裂紋的至少一種。
[0036]其他實施例中，可以先將背板表面具有體積和深度較小的孔洞或裂紋采用機械拋光去除，也屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0037]接著，參考圖2，將背板20放入包套并進行抽真空操作，之后，對所述包套進行密封操作，形成真空包套30。
[0038]真空包套30的作用如下:真空包套30與背板20之間為真空環(huán)境。后續(xù)步驟中，需要把真空包套放入熱等靜壓爐中，熱等靜壓爐為高壓和高溫環(huán)境，熱等靜壓爐中的高壓氣體對真空包套的施壓方向相同。真空包套為后續(xù)背板缺陷的縮小或去除提供壓力差。只有在上述壓力差存在的情況下，才可以發(fā)生下列一系列情況:背板內(nèi)部和表面的孔洞等缺陷開始收縮、背板內(nèi)部原子擴散至背板內(nèi)部和表面的孔洞等缺陷的體積進一步減小等過程
[0039]真空包套30的制作方法具體如下:
[0040]包套的材質(zhì)選擇需滿足下列條件，第一個條件為:包套的熔點高于后續(xù)預熱或熱等靜壓處理溫度，否則包套在上述兩個過程中會熔化；第二個條件為:在后續(xù)熱等靜壓過程中，包套的材質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)較佳的壓力傳導，為孔洞等缺陷開始收縮提供合適的動力，進而為背板原子擴散提供合適的動力。本實施例中，包套的材質(zhì)為不銹鋼。
[0041]本實施例中，材質(zhì)為不銹鋼的包套的厚度為大于等于1.5mm且小于等于2.0mm。若包套太薄，在后續(xù)的熱等靜壓處理中，容易破損，造成漏氣的現(xiàn)象，從而無法為孔洞等缺陷開始收縮提供合適的動力，無法為背板原子擴散提供合適的動力，進而無法將背板表面的缺陷縮小或去除；若包套太厚，后續(xù)熱等靜壓過程中包套不容易實現(xiàn)壓力傳導，同樣影響背板表面缺陷的縮小和去除。
[0042]包套的形狀可以通過機械設計，例如CAD，使其與背板的形狀相同。之后將包套材料拼接在一起形成包套。因此，包套會緊密貼合內(nèi)置的背板，而且包套尺寸不受背板尺寸和形狀的限制。
[0043]本實施例中，包套由兩個圓形面和一個側(cè)面拼接成圓柱形狀，該圓形面與背板上表面和背板下表面的面積相同，包套的側(cè)面與背板的側(cè)面相貼合。包套上一般留有一個孔，可以用于從所述包套上引出脫氣管，該脫氣管與抽真空設備連接。
[0044]拼接包套的工藝也可以通過氬弧焊實現(xiàn)，氬弧焊不僅能夠?qū)崿F(xiàn)包套材料的拼接，而且焊接工藝簡單，焊接強度高。另外還適用于后續(xù)的熱等靜壓的高溫和高壓條件。本實施例中，氬弧焊的具體工藝為:氬弧焊的電流為100?200A，氬氣流量為10?15L/min。
[0045]接著，將真空設備與所述脫氣管連接，對所述包套進行抽真空。使包套內(nèi)的真空度至少達到10 3pa。然后將包套放入熱等靜壓爐中進行預熱，預熱溫度為大于等于100°C且小于等于200°C。接著開始邊加熱邊抽真空,邊加熱邊抽真空的操作需要持續(xù)大于等于2h且小于等于3h。上述邊加熱邊抽真空的操作需要持續(xù)進行。
[0046]預熱溫度如果過低，包套內(nèi)的雜質(zhì)氣體不容易全部被揮發(fā)出來，一方面真空度達不到要求，另一方面，如果不把包套內(nèi)的雜質(zhì)氣體清除干凈，后續(xù)的熱等靜壓處理過程中，還會在封閉的真空包套中揮發(fā)出來，這樣容易使得背板表面發(fā)生氧化。加熱溫度如果太高，在不合適的預熱溫度下，包套內(nèi)的雜質(zhì)氣體也不容易全部揮發(fā)出來，一方面真空度達不到要求，另一方面，如果不把雜質(zhì)氣體清除干凈，在后續(xù)的熱等靜壓處理過程中，還會在封閉的真空包套中揮發(fā)出來，還是容易使得背板表面發(fā)生氧化。
[0047]邊加熱邊抽真空的時間如果太長，會增加工藝成本。邊加熱邊抽真空的時間如果太短，包套內(nèi)的雜質(zhì)氣體不能全部被清除干凈，從而會使得背板在后續(xù)的熱等靜壓過程中發(fā)生氧化。如果在加熱大于等于2h且小于等于3h的過程中沒有持續(xù)抽真空，甚至將抽真空操作停止，會出現(xiàn)下列情況:包套內(nèi)的真空度在剛開始抽真空時會達到103Pa，但是包套一直處于加熱狀態(tài)，包套內(nèi)仍然會有氣體揮發(fā)出來，如果這時