CN101603886B - 方形靶材的取样方法和检测方法 - Google Patents

方形靶材的取样方法和检测方法 Download PDF

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一种方形靶材的取样方法和检测方法，所述方形靶材的检测方法包括：提供方形靶材；在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样；对各样本进行金相观察。所述方法由于截取的样本可以反映不同位置的特征，这样就能够获取整个靶材的组织结构信息，很好地实现了对大尺寸方形靶材的检测。

Description

方形靶材的取样方法和检测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及方形靶材的取样方法和检测方法。
背景技术
一般制备溅射靶材的工艺是将符合溅射靶材性能的金属经塑性成形、粗加工和精加工等工艺，最后加工成尺寸合格的溅射靶材。在溅射靶材的制备工艺完成后，有必要对所述靶材的组织结构进行检测，以确定靶材溅射的性能。
对金属靶材的组织结构进行检测是从靶材上截取小的样本，然后采用金相显微镜对所述样本进行金相观察，主要是观察样本的组织结构，如晶粒的大小、形状和取向等是否符合客户的要求。
一般，对一个靶材来说，截取一个样本并对其进行金相观察，就可以获得靶材的组织结构信息。然而，对于大尺寸的方形靶材(例如长度近似或大于3m，宽度近似或大于1.5m，厚度近似或大于20mm的靶材)而言，由于靶材的尺寸较大，各工艺步骤对靶材各个位置的处理有可能会有些许差异，而导致靶材的不同位置组织结构可能会不同，因此，在大尺寸方形靶材上只截取一个样本进行检测显然是不足以反映整个靶材的组织结构信息的。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种方形靶材的取样方法和检测方法，以实现大尺寸方形靶材组织结构的检测。
为解决上述问题，本发明提供一种方形靶材的取样方法，包括：提供方形靶材；在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样。
可选的，所述方形靶材的长度大于3m，宽度大于1.5m，厚度大于20mm。
可选的，在所述靶材的厚度方向分层取样包括在所述靶材的厚度方向分上中下三层取样；在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的夹角位置以及所述靶材的中心位置取样。
可选的，在所述靶材的厚度方向分层取样包括在所述靶材的厚度方向分上下两层取样；在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的中心位置以及所述靶材的中心位置取样。
可选的，所述各样本的长度为10～25mm，宽度为8～20mm，厚度为4～10mm。
为解决上述问题，本发明实施方式还提供一种方形靶材的检测方法，包括：提供方形靶材；在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样；对各样本进行金相观察。
可选的，对各样本进行金相观察包括：对所述样本进行研磨、抛光和化学腐蚀处理；用金相显微镜观察所述处理后的样本的组织结构。
与现有技术相比，上述技术方案通过在方形靶材的厚度方向分层取样，在长宽方向按边心边取样，然后对所述样本进行检测，由于截取的样本可以反映不同位置的特征，这样就能够以较少和较小的样本获取整个靶材的组织结构信息，很好地实现了对大尺寸方形靶材的检测。
附图说明
图1是本发明实施方式方形靶材的取样方法的流程图；
图2是本发明实施方式方形靶材的检测方法的流程图；
图3是本发明对方形靶材进行取样的一个实施例示意图；
图4是本发明对方形靶材进行取样的另一个实施例示意图；
图5是图2所示步骤S13的一个实施例流程图。
具体实施方式
本发明实施方式在方形靶材的厚度方向分层截取样本，在长宽方向按边心边截取样本，所述截取的样本可以分别表征不同位置的组织结构特性，对所述各个样本进行检测，就可以获得整个靶材的组织结构性能。
图1是本发明实施方式方形靶材的取样方法的流程图，所述方法包括：
步骤S11，提供方形靶材。
步骤S12，在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样。
图2是本发明实施方式方形靶材的检测方法的流程图，所述方法包括：
步骤S11，提供方形靶材。
步骤S12，在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样。
步骤S13，对各样本进行金相观察。
下面结合附图和实施例对上述各步骤进行详细说明。
步骤S11，提供方形靶材。所述方形靶材可以是大尺寸方形靶材，例如，长度近似或大于3m，宽度近似或大于1.5m，厚度近似或大于20mm的方形靶材，可用于制备液晶显示设备(LCD)等。所述靶材的材料可以用金属(例如，铝、铜、钛等)或者合金(例如，铝合金、铜合金、钛合金等)通过常规的靶材制备工艺获得。
步骤S12，在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样。在所述靶材的厚度方向至少分两层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样可以是分别在靶材的长边和/或宽边以及靶材的中心取样。
由于靶材的尺寸较大，不同位置的组织结构可能会不同，这取决于金属或合金在靶材制备工艺中经过的不同处理。为了获得整个靶材的组织结构信息，需要对靶材不同位置的组织结构进行检测，因此，可以在靶材的不同位置截取样本。在靶材上截取样本的位置、大小至关重要，截取的样本可以反映不同位置的特征，这样能够以较少和较小的样本获取较多的信息，进而能反映整个靶材的组织结构信息。
请参考图3，其是对方形靶材进行取样的一个实施例示意图。如图所示，本实施例中，在方形靶材上截取的样本共有9个。具体来说，在方形靶材1的厚度H方向分上中下三层取样，如样本11、12和13，样本14、15和16、样本17、18和19。在方形靶材1的长度L和宽度W方向按边心边取样，本实施例是在方形靶材1的长边和宽边的夹角位置以及所述靶材的中心位置取样，或者也可以说是在方形靶材1的对角线的两端和中心位置取样，如样本11、14和17，样本12、15和18，样本13、16和19。每个样本的大小相同，样本的大小确定一方面是为了便于后面的磨样，另一方面也是为了便于磨样后的金相观察，例如，样本的长度L1可以大约为10～25mm，宽度W1可以大约为8～20mm，厚度H1可以大约为4～10mm(其中，3个样本的总厚度应不大于靶材的厚度)。由于是在方形靶材1的长边和宽边的夹角位置取样，所以可以同时反映长边和宽边的特征。
请参考图4，其是对方形靶材进行取样的一个实施例示意图。如图所示，本实施例中，在方形靶材上截取的样本共有10个。具体来说，在方形靶材1的厚度H方向分上下两层取样，如样本20和21，样本22和23、样本24和25、样本26和27、样本28和29。在方形靶材1的长度L和宽度W方向按边心边取样，本实施例是在方形靶材1的长边的中心位置和方形靶材1的中心位置取样，如样本20、22和24，样本21、23和25；在方形靶材1的宽边的中心位置和方形靶材1的中心位置取样，如样本26、22和28，样本27、23和29。每个样本的大小相同，例如，样本的长度L2可以大约为10～25mm，宽度W2可以大约为8～20mm，厚度H2可以大约为4～10mm。在长边和宽边上截取样本的位置不限于本实施例所述的中心位置，也可以在其它位置取样。
步骤S13，对各样本进行金相观察。金属和合金都是多晶体，也就是说，它们都由晶粒组成。所述金相观察是分析样本的微观结构，其主要是通过金相显微镜观察金属或合金样本来研究其组织结构，例如晶粒的大小、形状和取向等。
步骤S13包括：先对所述样本进行研磨、抛光和化学腐蚀处理，然后用金相显微镜观察所述处理后的样本的组织结构。图5是步骤S13的一个实施例流程图。
首先执行步骤S131，对所述样本进行研磨。用金相砂纸(例如金刚石研磨砂纸)研磨所述样本要观察的表面，可以先用粗砂纸磨，再用细砂纸磨，以得到平整的磨面。
然后执行步骤S132，对所述研磨后的样本进行机械抛光。可以用抛光布配合抛光膏(例如金刚石抛光膏)或抛光粉(例如氧化铝粉)对研磨后的样本进行机械抛光，或者也可以用旋转抛光机配合抛光膏或抛光粉对研磨后的样本进行机械抛光，以去除研磨样本产生的磨痕，使样本表面更光滑。
接着执行步骤S133，对所述机械抛光后的样本进行电解抛光。以所述机械研磨后的样本为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解抛光液(例如硫酸、铬酸、草酸等)中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到所述样本表面光亮度增大的效果。
接着执行步骤S134，对所述电解抛光后的样本进行化学腐蚀。通常情况下，需要用腐蚀剂(例如硝酸铁)腐蚀金属或合金样本以呈现出微观结构，这样才能用金相显微镜观察金属的组织结构，因为腐蚀通常发生在晶界(即各晶粒的交界处)，因此可以将各个晶粒区分开来。
最后执行步骤S135，用金相显微镜观察所述化学腐蚀后的样本。经化学腐蚀后，晶界被显现出来，这样就能够分辨出各个晶粒。用金相显微镜观察所述化学腐蚀后的样本所呈现的微观结构，判断晶粒的大小、形状和取向等是否符合客户的要求。如果各个样本的组织结构均符合客户的要求，则可以确定所述靶材符合溅射的性能。
综上所述，上述实施例通过在方形靶材的厚度方向分层取样，在长宽方向按边心边取样，然后对所述样本进行检测，以确定整个靶材溅射的性能。由于截取的样本可以反映不同位置的特征，这样就能够以较少和较小的样本获取整个靶材的组织结构信息，很好地实现了对大尺寸方形靶材的检测。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种方形靶材的取样方法，其特征在于，包括：
提供方形靶材；
在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样；其中，在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的夹角位置以及所述靶材的中心位置取样和在所述靶材的长边和宽边的中心位置以及所述靶材的中心位置取样。
2.如权利要求1所述的方形靶材的取样方法，其特征在于，所述方形靶材的长度大于3m，宽度大于1.5m，厚度大于20mm。
3.如权利要求1所述的方形靶材的取样方法，其特征在于，在所述靶材的厚度方向分层取样包括在所述靶材的厚度方向分上中下三层取样；在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的夹角位置以及所述靶材的中心位置取样。
4.如权利要求1所述的方形靶材的取样方法，其特征在于，在所述靶材的厚度方向分层取样包括在所述靶材的厚度方向分上下两层取样；在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的中心位置以及所述靶材的中心位置取样。
5.如权利要求1所述的方形靶材的取样方法，其特征在于，各样本的长度为10～25mm，宽度为8～20mm，厚度为4～10mm。
6.一种方形靶材的检测方法，其特征在于，包括：
提供方形靶材；
在所述靶材的厚度方向分层取样，在所述靶材的长宽方向按边心边取样；其中，在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的夹角位置以及所述靶材的中心位置取样和在所述靶材的长边和宽边的中心位置以及所述靶材的中心位置取样；
对各样本进行金相观察。
7.如权利要求6所述的方形靶材的检测方法，其特征在于，所述方形靶材的长度大于3m，宽度大于1.5m，厚度大于20mm。
8.如权利要求6所述的方形靶材的检测方法，其特征在于，在所述靶材的厚度方向分层取样包括在所述靶材的厚度方向分上中下三层取样；在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的夹角位置以及所述靶材的中心位置取样。
9.如权利要求6所述的方形靶材的检测方法，其特征在于，在所述靶材的厚度方向分层取样包括在所述靶材的厚度方向分上下两层取样；在所述靶材的长宽方向按边心边取样包括在所述靶材的长边和宽边的中心位置以及所述靶材的中心位置取样。
10.如权利要求6所述的方形靶材的检测方法，其特征在于，所述各样本的长度为10～25mm，宽度为8～20mm，厚度为4～10mm。
11.如权利要求6所述的方形靶材的检测方法，其特征在于，所述对各样本进行金相观察包括：对所述样本进行研磨、抛光和化学腐蚀处理；用金相显微镜观察所述处理后的样本的组织结构。
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