專利名稱：靶材的焊接檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種靶材的焊接檢測方法。
技術(shù)背景
在半導(dǎo)體工業(yè)中，靶材組件是由符合濺射性能的靶材和與所述靶材結(jié)合、具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)成。背板可以在所述靶材組件裝配至濺射機(jī)臺中起到支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。靶材組件是通過將靶材和背板材料焊接在一起形成的，需使其既可以可靠地安裝在濺射機(jī)臺上，同時(shí)又可以在磁場、電場作用下有效控制進(jìn)行濺射。在濺射過程中， 由于靶材的工作環(huán)境比較惡劣，如果靶材與背板之間的結(jié)合度較差，將導(dǎo)致靶材在受熱條件下變形、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(shí)還可能會對濺射機(jī)臺造成損傷。因此，對焊接后的靶材進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測是十分必要的。
現(xiàn)有對焊接后的靶材進(jìn)行檢測采用的是拉伸實(shí)驗(yàn)(Tensile test)，其是通過對靶材試樣的抗拉強(qiáng)度的大小來推測產(chǎn)品焊接是否良好的檢測手段。這種檢測方法是一種破壞性的實(shí)驗(yàn)，破壞產(chǎn)品必然會增加成本；并且，這種檢測方法具有局限性，因?yàn)橥ㄟ^拉伸實(shí)驗(yàn)只能檢測實(shí)驗(yàn)部分的抗拉強(qiáng)度，不能很好地反映整個(gè)靶材的焊接情況。隨著應(yīng)用不斷推廣， 如何檢測和評價(jià)焊接處質(zhì)量，已成為目前無損檢測領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。
靶材和背板材料的形狀通常都為平板狀，靶材疊于背板之上(靶材與背板的焊接面還可添加焊料，這取決于不同的焊接方式)，兩者焊接后形成平板型靶材組件。當(dāng)然，根據(jù)用戶的需求，靶材也可以制成其他形狀，例如盤狀、筒狀等，同樣，背板也不局限于平板狀， 例如可以制成圓筒狀。如此，將靶材與背板的形狀相配合，兩者焊接后可以形成具有開口的靶材組件，例如鍋型靶材組件。對于鍋型靶材組件的焊接處進(jìn)行檢測通常采用抽真空檢測的方法。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中對鍋型靶材組件的焊接處進(jìn)行檢測的示意圖。如圖1所示，靶材101與背板102焊接形成鍋型靶材組件，其中，背板102呈兩端開口的筒狀，構(gòu)成所述鍋型靶材組件的“鍋壁”，靶材101呈一端開口另一端封閉的筒狀，其開口與背板102的一端開口相配合，構(gòu)成所述鍋型靶材組件的“鍋底”，而靶材101與背板102的配合處即為所述鍋型靶材組件的焊接處103(焊接面呈環(huán)狀)，兩者經(jīng)焊接后便形成圖1所示的鍋型靶材組件 (圖1為剖面圖)。對鍋型靶材組件的焊接處103進(jìn)行檢測時(shí)，將鍋型靶材組件開口向下置于檢測臺104之上，檢測臺104上設(shè)置有密封圈105(呈環(huán)狀，一般為橡膠、樹脂等材料)，通過密封圈105可將所述鍋型靶材組件的開口密封，形成密閉空間100，之后由檢測設(shè)備107 通過與檢測臺104連接的通道管106對所述密閉空間100抽真空(如圖1中箭頭所示)，同時(shí)環(huán)繞焊接處103噴吹氦氣(He)，檢測設(shè)備107通過檢測滲入密閉空間100的氦氣的含量判斷焊接出103的焊接質(zhì)量是否合格。所述檢測設(shè)備107具體一般為真空檢漏儀。
形成鍋型靶材組件的靶材通常采用粉末冶金材料。粉末冶金材料(powder metallurgy material)是用粉末冶金工藝(粉末冶金工藝是一種以金屬粉末為原料，經(jīng)壓制和燒結(jié)制成各種制品的加工方法)制得的多孔、半致密或全致密材料(包括制品)。粉末冶金材料具有傳統(tǒng)熔鑄工藝所無法獲得的獨(dú)特的化學(xué)組成和物理力學(xué)性能，如材料的孔隙度可控，材料組織均勻、無宏觀偏析(合金凝固后其截面上不同部位沒有因液態(tài)合金宏觀流動而造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象)、可一次成型等。因此，粉末冶金材料被越來越多地用于制成靶材。
但是，上述抽真空檢測的方法卻并不適合粉末冶金材料的靶材所形成的鍋型靶材組件的焊接檢測，因?yàn)槌檎婵盏倪^程會使冶金材料本體粉末被抽入到檢測設(shè)備107中，由此對設(shè)備精度和使用壽命(造成檢測設(shè)備的損壞)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
相關(guān)技術(shù)還可參考公開號為CN 101699278A的中國專利申請，該專利申請公開了一種無需破壞靶材，同時(shí)可以提高焊接質(zhì)量檢測的客觀性和可靠性的靶材的檢測方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種靶材的焊接檢測方法，以適合對由粉末冶金材料的靶材所形成的具有開口的靶材組件進(jìn)行焊接檢測，避免損壞檢測設(shè)備以及影響設(shè)備檢測精度。
為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種靶材的焊接檢測方法，包括
提供靶材與背板焊接后形成的具有開口的靶材組件；
將所述靶材組件的開口密封后形成密閉空間；
向所述密閉空間中充入氣體；
通過在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格。
可選的，通過檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格包括判斷單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量是否超過第一預(yù)設(shè)閾值，是則判定為該焊接處的焊接質(zhì)量不合格，否則判定為該焊接處的焊接質(zhì)量合格。
可選的，所述第一預(yù)設(shè)閾值為0. OlX KTatm · cc/s。
可選的，當(dāng)所述密閉空間的氣壓達(dá)到第二預(yù)設(shè)閾值，則停止向所述密閉空間中充入氣體。
可選的，所述第二預(yù)設(shè)閾值為latm。
可選的，所述靶材與背板的焊接方式為電子束焊接。
可選的，所充入的氣體為惰性氣體。
可選的，所述靶材為粉末冶金材料。
可選的，所述粉末冶金材料為鎢鈦合金或鎢硅合金。
可選的，所述靶材組件為鍋型靶材組件。
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(diǎn)
通過對靶材組件的開口進(jìn)行密封，并向密封后所形成的密閉空間中充入氣體，基于在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測的氣體滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格，從而能解決現(xiàn)有技術(shù)中冶金材料本體粉末進(jìn)入檢測設(shè)備的問題，由此避免了對檢測設(shè)備造成損壞以及對檢測精度的影響。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中對鍋型靶材組件的焊接處進(jìn)行檢測的示意圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的靶材的焊接檢測方法的流程示意圖3是本發(fā)明提供的靶材的焊接檢測方法的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)中常用的抽真空檢測的方式，對由粉末冶金材料的靶材所形成的鍋型靶材組件進(jìn)行焊接檢測時(shí)，在抽真空的過程會使冶金材料本體粉末被抽入到檢測設(shè)備中，從而對檢測設(shè)備的精度和使用壽命(造成檢測設(shè)備的損壞)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 而本發(fā)明的技術(shù)方案則采用充氣泄露檢測的方式檢測鍋型靶材組件的焊接質(zhì)量是否合格， 其檢測工藝簡單易操作，解決了現(xiàn)有技術(shù)中冶金材料本體粉末進(jìn)入檢測設(shè)備的問題，由此能避免對檢測設(shè)備造成損壞以及對檢測精度的影響。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施方式
的限制。
圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的靶材的焊接檢測方法的流程示意圖。如圖2所示， 本發(fā)明實(shí)施方式提供的靶材的焊接檢測方法包括
步驟S201，提供靶材與背板焊接后形成的具有開口的靶材組件；
步驟S202，將所述靶材組件的開口密封后形成密閉空間；
步驟S203，向所述密閉空間中充入氣體；
步驟S204，通過在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格。
下面以具體實(shí)施例對上述靶材的焊接檢測方法作詳細(xì)說明。
圖3是本發(fā)明提供的靶材的焊接檢測方法的實(shí)施例示意圖。結(jié)合圖2和圖3，執(zhí)行步驟S201，提供靶材201與背板202焊接后形成的具有開口的靶材組件。本實(shí)施例中， 所述具有開口的靶材組件具體為鍋型靶材組件。參閱圖3，提供的鍋型靶材組件由靶材201 與背板202焊接形成，其中，背板202呈兩端開口的筒狀，構(gòu)成所述鍋型靶材組件的“鍋壁”， 其材料可以為銅、銅合金鋁、鋁合金等；靶材201呈一端開口另一端封閉的筒狀，其開口與背板202的一端開口相配合，構(gòu)成所述鍋型靶材組件的“鍋底”，本實(shí)施例中，所述靶材為粉末冶金材料(即由粉末冶金材料制成)，所述粉末冶金材料為鎢鈦合金(W-Ti)或鎢硅合金 (W-Si)，在其他實(shí)施例中，也可以為其他的粉末冶金材料，可根據(jù)實(shí)際情況確定。靶材201 與背板202的配合處即為所述鍋型靶材組件的焊接處203(焊接面呈環(huán)狀)，兩者經(jīng)焊接后便形成圖3所示的鍋型靶材組件(圖3為剖面圖)。由于對于不同的情況，采用不同的焊接方式所取得的焊接效果也不同，例如當(dāng)對平板狀的靶材和背板材料焊接成平板型靶材組件時(shí)，靶材疊于背板之上，靶材和背板的焊接面較大，一般采用擴(kuò)散焊接或者釬焊的方式比較合適。因此，需要選擇一種有效的焊接方式才能使靶材與背板實(shí)現(xiàn)可靠結(jié)合。本實(shí)施例中，靶材201與背板202的焊接方式為電子束焊接(EBW，Electron Beam Wielding)。電子束焊接技術(shù)是將高能電子束作為加工熱源，用高能量密度的電子束轟擊焊件接頭處的金屬，使其快速熔融，然后迅速冷卻來達(dá)到焊接的目的。電子束焊接技術(shù)作為焊接整合領(lǐng)域的重要技術(shù)，目前已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)制造和設(shè)計(jì)領(lǐng)域中。本實(shí)施例中，采用電子束焊接的方式可以使靶材與背板的結(jié)合更可靠，達(dá)到更好的焊接效果。
得到具有開口的靶材組件后，執(zhí)行步驟S202，將所述靶材組件的開口密封后形成密閉空間200。步驟S202是對鍋型靶材組件的焊接處203進(jìn)行檢測前的準(zhǔn)備工作，具體地， 將鍋型靶材組件開口向下置于檢測臺204之上，檢測臺204上設(shè)置有密封圈205(呈環(huán)狀， 一般為橡膠、樹脂等材料，例如Oring密封圈)，通過密封圈205可將所述鍋型靶材組件的開口密封，形成密閉空間200。
然后執(zhí)行步驟S203，向所述密閉空間200中充入氣體。具體地，通過與檢測臺204 連接的通道管206(例如常用的蛇形管)對所述密閉空間200充入氣體(如圖3中箭頭所示)。需要說明的是，向所述密閉空間200充入的氣體的成分不能與大氣中存在的氣體成分相同，因?yàn)楹罄m(xù)步驟中是通過檢測單位檢測時(shí)間內(nèi)該氣體的滲入量判定焊接質(zhì)量的，而如果充入的氣體的成分與大氣中存在的氣體成分相同，則無法準(zhǔn)確判斷測得氣體的滲入量為多少，例如，大氣中含量最多的為氮?dú)夂脱鯕?，如果充入的氣體為氮?dú)饣蚴茄鯕?，便很難區(qū)分哪些是從所述密閉空間中滲出的氣體，哪些是原本就是周圍環(huán)境中存在的氣體，因此無法準(zhǔn)確檢測出所充入氣體的滲出量。此外，還需確保充入氣體不會與靶材進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而影響靶材質(zhì)量。因此，選擇惰性氣體進(jìn)行檢測可以使檢測更為準(zhǔn)確，避免誤檢，從而達(dá)到更佳的效果，一般常用氦氣進(jìn)行檢測。本實(shí)施例中，所充入的氣體為氦氣。在其他實(shí)施例中， 也可以為其他惰性氣體，例如氖氣、氬氣等，還可以是其他在大氣中不存在且不會與靶材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。
執(zhí)行步驟S204，通過在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格。具體地，通過檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格包括判斷單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量是否超過第一預(yù)設(shè)閾值，是則判定為該焊接處的焊接質(zhì)量不合格，否則判定為該焊接處的焊接質(zhì)量合格。所述第一預(yù)設(shè)閾值為界定所述靶材組件的待檢測焊接處的焊接質(zhì)量是否合格的臨界值，若單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量超過該臨界值，則表明焊接效果不佳(例如焊接后留有細(xì)微的縫隙)，即焊接的質(zhì)量不合格，若單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量小于或等于該臨界值，則可認(rèn)為焊接的質(zhì)量合格。具體實(shí)施時(shí)，可以基于實(shí)際情況(例如檢測設(shè)備的檢測范圍)對所述第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行設(shè)定。本實(shí)施例中，所述第一預(yù)設(shè)閾值設(shè)定為0. OlXlO-7Btm · cc/s (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓·立方厘米/秒)。
具體檢測時(shí)，可繼續(xù)參閱圖3，采用檢測設(shè)備207在鍋型靶材組件的外側(cè)焊接處 203檢測，所述檢測設(shè)備207具有檢測探頭，將所述檢測探頭設(shè)置于“鍋壁”外側(cè)的焊接處 203的附近，對單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量進(jìn)行監(jiān)測。需要說明的是，檢測設(shè)備 207不同于圖1所示的檢測設(shè)備107，因?yàn)闄z測設(shè)備107 —般具體為真空檢漏儀，其具有對密閉空間抽真空的組件，正是由于抽真空的過程會使冶金材料本體粉末被抽入到檢測設(shè)備 107中，所以會對檢測設(shè)備107造成損壞以及影響該設(shè)備的檢測精度，而檢測設(shè)備207則不需要對密閉空間抽真空的組件，僅需要對特定氣體(例如氦氣)的滲出量進(jìn)行測量即可，因此，不會發(fā)生損壞檢測設(shè)備以及影響設(shè)備檢測精度的問題。此外，檢測設(shè)備207相對于檢測設(shè)備107 —般也會具有更低的成本。
本實(shí)施例中，對焊接處203檢測與步驟S203向所述密閉空間200中充入氣體是同步進(jìn)行的，具體地，在向密閉空間200中充入氣體的同時(shí)便啟動對檢測時(shí)間的計(jì)時(shí)，當(dāng)所述密閉空間200的氣壓達(dá)到第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則停止向所述密閉空間200中充入氣體，同時(shí)停止對檢測時(shí)間的計(jì)時(shí)，然后基于這段檢測時(shí)間內(nèi)檢測探頭所監(jiān)測到的所充入氣體的滲出量便可以獲得單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量的值，將該值與所述第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較則能夠判定焊接處203的焊接質(zhì)量是否良好。所述第二預(yù)設(shè)閾值是確定單位檢測時(shí)間是否達(dá)到的臨界值，在實(shí)際實(shí)施時(shí)，所述單位檢測時(shí)間隨著所充入氣體的流量的不同而不同， 但是所充入氣體的流量并不影響對單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量的測量，因?yàn)閱挝粰z測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量的值反映的是靶材與背板的焊接處中漏孔(因焊接所造成的氣體泄露的缺陷)的大小，其不會因所充入氣體的流量的不同而有所變化。具體實(shí)施時(shí)，可以基于實(shí)際情況對所述第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行設(shè)定，本實(shí)施例中，將所述第二預(yù)設(shè)閾值設(shè)定為Iatm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。至于對密閉空間200的氣壓的測量，可通過在檢測臺204上設(shè)置氣壓感應(yīng)器(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)，由所述氣壓感應(yīng)器反饋密閉空間200的氣壓，當(dāng)反饋的氣壓值達(dá)到第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)，便可通過觸發(fā)信號的方式停止對檢測時(shí)間的計(jì)時(shí)。
需要說明的是，本實(shí)施例中，所述靶材的焊接檢測方法的具體實(shí)施是以對由粉末冶金材料的靶材所形成的具有開口的靶材組件(例如為鍋型靶材組件)進(jìn)行焊接檢測為例說明的，但是，該焊接檢測方法同樣可適用于由其他材料的靶材(例如鋁、鋁合金等)所形成的具有開口的靶材組件的焊接檢測。
此外，本實(shí)施例中，對所述具有開口的靶材組件進(jìn)行焊接具體又是以鍋型靶材組件為例進(jìn)行說明的，但本發(fā)明實(shí)施方式提供的靶材的焊接檢測方法并不局限于鍋型靶材組件，在其他實(shí)施例中，也可以適用于其他形狀的具有開口的靶材組件。
綜上，本發(fā)明實(shí)施方式提供的靶材的焊接檢測方法，至少具有如下有益效果
通過對靶材組件(例如為鍋型靶材組件)的開口進(jìn)行密封，并向密封后所形成的密閉空間中充入氣體，基于在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測的氣體滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格，從而能解決現(xiàn)有技術(shù)中冶金材料本體粉末進(jìn)入檢測設(shè)備的問題，由此避免了對檢測設(shè)備造成損壞以及對檢測精度的影響。
本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種靶材的焊接檢測方法，其特征在于，包括提供靶材與背板焊接后形成的具有開口的靶材組件； 將所述靶材組件的開口密封后形成密閉空間； 向所述密閉空間中充入氣體；通過在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，通過檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格包括判斷單位檢測時(shí)間內(nèi)所充入氣體的滲出量是否超過第一預(yù)設(shè)閾值，是則判定為該焊接處的焊接質(zhì)量不合格，否則判定為該焊接處的焊接質(zhì)量合格。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)閾值為 0. 01Xl(T7atm · cc/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，當(dāng)所述密閉空間的氣壓達(dá)到第二預(yù)設(shè)閾值，則停止向所述密閉空間中充入氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)閾值為 Iatm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所述靶材與背板的焊接方式為電子束焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所充入的氣體為惰性氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所述靶材為粉末冶金材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所述粉末冶金材料為鎢鈦合金或鎢硅合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材的焊接檢測方法，其特征在于，所述靶材組件為鍋型靶材組件。
全文摘要
一種靶材的焊接檢測方法，包括提供靶材與背板焊接后形成的具有開口的靶材組件；將所述靶材組件的開口密封后形成密閉空間；向所述密閉空間中充入氣體；通過在所述靶材組件的外側(cè)焊接處檢測所充入氣體的滲出量判定焊接質(zhì)量是否合格。本發(fā)明技術(shù)方案能解決對由粉末冶金材料的靶材所形成的具有開口的靶材組件進(jìn)行焊接檢測時(shí)，冶金材料本體粉末進(jìn)入檢測設(shè)備的問題，由此避免了對檢測設(shè)備造成損壞以及對檢測精度的影響。
文檔編號G01M3/20GK102507102SQ20111033032
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者姚力軍, 潘杰, 王學(xué)澤, 鄭文翔 申請人:余姚康富特電子材料有限公司