CN102069359B - 一种防着板结构的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种防着板结构的加工方法，所述方法包括：提供防着板毛坯；对所述防着板进行毛坯下料；粗铣防着板两表面；然后精铣防着板的防着面；在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构，所用加工工具为球头铣刀。本发明采用的加工方法解决了防着板的防着面的凹凸不平结构不整齐，容易变形的问题，加工后获得的防着板的防着面的凹凸不平结构均匀，尺寸精度较高，表面光洁度较好。

Description

一种防着板结构的加工方法

技术领域

本发明涉及半导体装置领域，特别涉及真空溅镀的防着板结构的加工方法。 

背景技术

真空溅镀即真空溅射镀膜，是电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。 

但是，在上述真空溅镀的过程中，溅射出的靶材原子或大尺寸的颗粒，会有少量飞向溅射机腔体的内壁表面，最终沉积在溅射机腔体内壁，影响其清洁。 

专利授权公告号为CN201031252Y的中国专利文件中公开了一种溅射机的防着板装置，如图1所示，图1为溅镀机的剖面示意图。该溅镀机主要包括：防着板11，导轨12，输送带13，置物板14。所述防着板11设于导轨12两侧，该防着板11用于防止原子沉积于置物板14以外的机台其他位置；所述导轨12设于输送带13的两侧，用以导引置物板14移动方向；所述输送带13，该输送带13输送置物板14经过靶材10；置物板14，提供给基片15放置。工作时，放入靶材10，该靶材10采用上述真空溅镀原理，产生靶材原子，而这些靶材原子最终沉积在基片15上；基片15置于置物板14上，再将置物板14置于输送带13上，经导轨12导引，而经过靶材10完成溅镀。 

然而上述专利中公开的防着板防着面光滑，沉积在其表面的松散的物理沉积物容易脱落，沉淀能力不强，一方面影响溅射机腔体内部的清洁度，另一方面大尺寸的颗粒飞向基片影响成膜率。 

为解决上述问题，现有工艺通常将防着板的防着面加工成凹凸不平的结构，这样可以增强防着板的沉淀能力。但是，现有加工所述凹凸不平结构常用的方法为挤压成型。采用此方式加工，工件容易变形，加工获得的结构不整齐，容易错位，尺寸和表面粗糙度也达不到溅镀要求。 

发明内容

本发明解决的问题是提供一种真空溅镀的防着板结构的加工方法，解决防着板加工过程中容易变形，防着面的凹凸不平结构不整齐，容易错位的问题，提高表面光洁度，满足溅镀的尺寸要求。 

为解决上述问题，本发明提供了一种防着板结构的加工方法，所述方法包括：提供防着板毛坯；对所述防着板进行下料作业；粗铣防着板两表面；精铣防着板的防着面；在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构，所用加工工具为球头铣刀。 

可选的，所述球头铣刀直径为2mm。 

可选的，在粗铣防着板的两表面之前，对防着板两表面进行校正，所述校正所用的压力为20吨。 

可选的，在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构之前，对防着板的防着面进行校正。所述校正的压力为20吨，所述校正时所用垫块的材料硬度小于防着板材料的硬度，所述校正的时间为1～2min，所述校正后的平面度小于0.5mm。 

可选的，在精铣防着板的防着面的凹凸不平结构时，主轴转速为3500～4500n/min，优选的为4000n/min。 

可选的，在精铣防着板的防着面的凹凸不平结构时，进给速度为2200～2400mm/min，优选的为2300mm/min。 

可选的，在精铣防着板的防着面的凹凸不平结构时，吃刀量为0.1～0.2mm，优选的为0.1mm。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

现有技术的挤压成型形成的防着板的防着面的凹凸不平结构不整齐，容易错位，难以满足溅镀的要求。而本发明采用精铣的方法，利用球头铣刀加工形成该凹凸不平结构。 

进一步，选择2mm的球头铣刀，既满足尺寸的要求，也保证凹凸不平结构的表面粗糙度，加工形成的凹凸不平结构整齐，达到溅镀的要求。 

进一步，在精铣防着板的防着面之后对防着板的防着面进行校正，由于经过之前的几步机械加工后，防着板容易发生变形，校正之后可以纠正上述变形，从而保证后续的加工形成凹凸不平结构步骤时，结构均匀一致，不会发生错位，并满足表面粗糙度的要求。 

进一步，形成凹凸不平结构采用精铣，其中铣床主轴转速为3500～4500n/min，进给速度为2200～2400mm/min，吃刀量为0.1～0.2mm。选择上述较佳的主轴转速、吃刀量、进给速度既保证加工效率，又可满足凹凸不平结构的表面粗糙度、尺寸的要求。 

附图说明

图1是现有技术的溅镀机的剖面示意图； 

图2是本发明真空溅镀的防着板的防着面的结构加工的工艺流程示意图； 

图3是本发明真空溅镀的防着板的防着面的凹凸不平结构数控机床加工的工艺流程示意图； 

图4是本发明真空溅镀的防着板结构较佳实施例的防着面局部示意图； 

图5是图4沿A-A’方向的剖视图。 

具体实施方式

现有技术中，对防着板的防着面的凹凸不平结构的加工方法为挤压成型，加工后的防着板结构不完整，而且容易变形，尺寸也达不到溅镀的要求。 

为此本发明实施例提供了一种防着板凹凸不平结构的加工方法，包括：提供防着板毛坯；对所述防着板进行下料作业；粗铣防着板两表面；精铣防着板的防着面；在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构，所用加工工具为球头铣刀。所述球头铣刀的直径为2mm，设置加工参数为主轴转速为3500～4500n/min，进给速度为2200～2400mm/min，吃刀量为0.1-0.2mm。 

同时由于防着板在加工过程中容易变形，为此本发明在粗铣防着板两表面之前，还包括对所述防着板两表面进行校正，所述校正所用压力为20吨；在加工防着板的防着面的凹凸不平结构之前，对防着板的防着面进行校正，所述校正所用压力为20吨，所述校正时间为1～2min，校正时，需要在防着板下方放置垫块，所述垫块的硬度应小于防着板的硬度。校正平面后，防着板的防着面的平面度小于0.5mm。 

以上是本发明申请的核心思想，下面是结合附图对本发明实施例具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 

如背景技术所述，防着板的防着面表面结构的形状、尺寸影响其沉淀能力，挤压成型的凹凸不平结构深度、距离不够稳定，使得防着板沉淀能力不强，一方面溅射出的靶材原子或大尺寸的颗粒仍然会飞向溅射机的内壁表面，影响其清洁；另一方面由于大尺寸颗粒飞向基片会造成成膜率低的缺陷。 

参考图2，本发明实施例提供了一种真空溅镀的防着板结构的加工方法，包括如下步骤： 

如步骤S1所述，提供防着板毛坯。 

本实施例中，所述防着板的毛坯材料可以是铝或者铝合金，所述防着板对铝材的组成没有特别限定，根据用途的要求可使用各种材质的铝材。另外，对铝材的加工方法也无限定，可使用挤压出的铝材、压延材、铸成材以及替 他种类的材料。 

接着执行步骤S2，对所述防着板进行下料作业。 

本实施例中，根据不同的应用环境、溅射设备的实际要求，防着板的形状可以为圆形、矩形、环形、圆锥形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一种，本实施例中以长度为1300mm、宽度为226.5mm、厚度为13mm的方形防着板进行说明。 

接着执行步骤S3，粗铣防着板的两表面。 

本实施例中，粗铣的作用为去除防着板的大部分余量，获得较接近实际尺寸、形状要求的防着板半成品。 

本实施例的一个实例中，由于产品外形尺寸大且薄，加工过程中容易变形，在对防着板进行粗铣前，需要对防着板进行校正，可选用油压机进行校正，校正时所用压力为20吨。 

执行步骤S4，精铣防着板的防着面。 

本实施例中，精铣的作用为进一步对防着板的防着面进行精加工，以便进行下一步操作。 

本实施例的一个实例中，在精铣之后，为防止防着板的外形容易发生变化，同样需要对其再进行校正，较佳的校正压力为20吨，校正时，需要在防着板下方放置垫块，所述垫块的硬度应小于防着板的硬度，否则容易在防着板表面留下印记。校正时间较佳的为1～2min。保证了下一步骤加工防着板的防着面的凹凸不平结构时结构的均匀性和较低的表面粗糙度。 

然后执行步骤S5，在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构，所用加工工具为球头铣刀。请参考图3，具体分为如下几个步骤： 

首先，绘制防着板的防着面的凹凸不平结构的图纸(S50)；然后根据图纸要求用造型软件把凹凸不平结构的三维立体图形造型出来(S51)；接着用编程软件将结构程序编好并传送至数控机床的加工中心(S52)；选择刀具， 设置机床的加工参数(S53)；将防着板半成品安装在机床上，开始加工(S54)。 

图4是本发明的真空溅镀的防着板结构较佳实施例的防着面局部示意图。在本实施例里，所述凹凸不平的结构为所述防着板1的防着面2设有多个凸台3，各所述凸台3间存在间隙。所述防着面2是所述防着板1在溅镀过程中面向溅射出的大尺寸颗粒的面。由于在凸台3间设置间隙，从而可以使得大尺寸颗粒更容易被沉淀吸附于防着板1防着面2。当然，如图5所示。所述防着板1的侧面也可以设置为凹凸不平的结构，也可以如上述的凸台3间存在间隙的结构。所述侧面为溅镀过程中大尺寸颗粒易于溅射到的侧面，从而增加了吸附沉淀大尺寸颗粒的几率。 

图5是图4沿A-A’方向的剖视图。这里，所述凸台3呈网格状排列于所述防着板1防着面2，相邻的所述凸台3间以沟槽4连接。具体地，所述网格状排列的凸台3的外形及尺寸皆相同，所述沟槽4的为外形尺寸相同。采用外形尺寸皆相同的凸台3以及外形尺寸皆相同的沟槽4一方面便于加工，另一方面，由于外形尺寸相同，因此，由所述凸台3及所述沟槽4形成的凹凸均匀，从而便于对各个角度溅射出来的大尺寸颗粒都可以达到稳定地被吸附沉淀。当然，所述凸台3也可以为尺寸外形不相同的结构，所述沟槽亦可以为尺寸外形不相同的结构。 

上述防着板的防着面的凹凸不平结构形状和尺寸对加工工具要求较高，能否达到所需的尺寸和表面粗糙度，加工工具至关重要。上述凹凸不平结构除尺寸较小外，还包含圆弧面。本发明根据上述特点，选用球头铣刀。刀具的直径过大，难以满足上述凹凸不平结构的尺寸要求；但刀具直径过小的话，加工速度慢，且刀具容易损坏。本实施例中优选的直径为2mm，既保证加工出所需的凹凸不平结构满足尺寸的要求，也不会划伤表面，保证了凹凸不平结构的表面粗糙度。 

加工参数设置为：主轴转速为3500～4500n/min，进给速度为 2200～2400mm/min，吃刀量为0.1～0.15mm。 

车床的主轴转速过快，加工时温度会上升，大大缩短刀具的使用寿命；而主轴转速过慢，容易造成防着板结构表面粗糙。本实施例根据防着板的材料特点，并经过大量实验，设置主轴转速为3500～4500n/min。 

进给速度是指工件在单位时间内相对于刀具切削刃的移动距离，相当于单位时间内刀具需要移动的距离。进给速度是决定被加工表面质量的关键因素，同时也会影响切削时切屑形成的范围和切屑的厚度。切削时切屑形成的范围大，不利于切削表面切屑的清洁、润滑，容易造成被切削表面的划伤以及凸凹不平；切削时的切屑厚度大，容易使得被切削表面光滑度变差。进给速度过高或过低都会加大切削刀具的磨损。因此，根据防着板材料的硬度，结合防着板防着面的凹凸不平结构的形状以及球头铣刀的特点，本实施例中进给速度设置为2200～2400mm/min。吃刀量指切削刀刃与工件切削表面接触长度在主运动方向和进给运动方向所组成平面的法线方向上测量的值。根据防着板的结构特点，本实施例中吃刀量设置为0.1～0.15mm。 

经过上述步骤后，防着板的防着面形成了凹凸不平的结构，且结构均匀、完整，尺寸和表面粗糙度也达到溅镀的要求，使得防着板更加容易吸附靶材原子或大尺寸的颗粒，从而增加了防着板的沉淀能力，提高溅射机内壁清洁度，提高了溅镀的成膜率。 

下面就本发明一个较佳的实施例来具体说明。 

防着板为长度为1300mm、宽度为226.5mm、厚度为13mm的方形材料，具体材料为铝6061。 

需加工的防着板的防着面的凹凸不平结构的具体尺寸为：凸台3的间距为2mm，沟槽4的深度为2mm。 

在毛坯上按防着板尺寸图纸剪切下料，预留出加工余量。下料后为方便下一步加工，利用油压机对防着板进行校正。校正时压力过大会压伤防着板 表面；而压力过小则达不到所需的平面度，因此本例中校正时选择的压力为20吨。接着粗铣防着板两表面，进一步精铣防着板的防着面。 

在经过了粗加工和精加工后的，防着板的防着面会再次发生变形。为保证在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构时，结构整齐不会错位，需要对防着板的防着面再次进行校正。使用油压机选择校正压力为20吨。校正时防着板下方所用垫块的硬度小于防着板的硬度，防止在防着板上形成印记。校正，时间过长可能造成防着板的防着面压伤，而时间过短则完成对防着面变形的纠正，因此校正时间选为1～2min。校正后，防着板的防着面的平面度小于0.5mm。 

接着在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构。由于上述凹凸不平结构既有方形凸台，又有弧形沟槽，因此加工工具选用球头铣刀。而根据上述凹凸不平结构的尺寸，球头铣刀的直径过大，无法加工出小尺寸的沟槽；而球头铣刀的直径过小，加工效率低，刀具容易折断，选用直径为2mm的球头铣刀。 

在加工防着板防着面的凹凸不平结构时，设置的加工参数为：主轴转速为4000n/min，进给速度为2300mm/min，吃刀量为0.1mm。 

加工后得到的凹凸不平结构均匀、一致。 

综上所述，利用球头铣刀加工防着板的防着面的凹凸不平结构，获得的结构完整、均匀，结构的深度、距离稳定一致，且不容易发生错位；选择较佳的主轴转速、吃刀量、进给速度可满足凹凸不平结构的表面粗糙度、尺寸的要求；而在加工过程中采用边加工边校正的操作，可以解决防着板容易变形的问题，保证防着板表面粗糙度和防着板凹凸不平结构的均匀性。从而使得防着板能够更强的沉积溅镀过程中的大尺寸的靶材颗粒飞溅，提高溅射机腔体内壁的清洁度，提高溅镀的成膜率。 

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任 何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。 

Claims (10)

1.一种防着板结构的加工方法，其特征在于，所述方法包括：

提供防着板毛坯；

对所述防着板进行下料作业；

粗铣防着板两表面；

精铣防着板的防着面；

在防着板的防着面加工形成凹凸不平结构，所用加工工具为直径为2mm的球头铣刀，

其中，粗铣防着板两表面之前，还包括步骤：对所述防着板两表面进行校正；以及，在防着板的防着面形成凹凸不平结构之前，还包括步骤：对防着板的防着面进行校正，校正平面后，平面度小于0.5mm。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述校正所用的压力为20吨。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述对防着板的防着面进行校正时，防着板下方具有垫块，所述垫块的硬度小于防着板的硬度。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的加工方法，其特征在于，所述对防着板的防着面进行校正的时间为1~2min。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述形成凹凸不平结构的方法为精铣，其中铣床主轴转速为3500~4500n/min。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，主轴转速为4000n/min。

7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述形成凹凸不平结构的方法为精铣，其中进给速度为2200~2400mm/min。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，进给速度为2300mm/min。

9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述形成凹凸不平结构的方法为精铣，其中吃刀量为0.1~0.2mm。

10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，吃刀量为0.1mm。

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