CN102383099A - 靶材结构的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种靶材结构的制作方法，所述方法包括：提供靶材，所述靶材材料为不锈钢；对所述靶材表面进行喷砂工艺；对所述靶材表面进行活化处理；对所述靶材表面进行水洗处理；利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层；将化学镀处理后的靶材焊接至背板。在不锈钢靶材的焊接面上化学镀形成金属镀层，利用金属镀层作为中间媒介，使得靶材与背板焊接后实现二者的牢固结合，具有较高的结合强度。本发明摸索出了一条稳定的在不锈钢靶材的表面用化学镀方法镀金属层的工艺流程，并实现了工业化生产。

Description

靶材结构的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材结构的制作方法。

背景技术

一般，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。所述背板可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。在溅射过程中，所述靶材组件的工作环境比较恶劣，例如，靶材组件工作温度较高，一般保持在100℃至300℃之间；另外，靶材组件的一侧施加冷却水强冷，而另一侧则处于10^-9Pa的高真空环境下，这样在靶材组件的相对两侧形成有巨大的压力差；再有，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材与背板之间的结合强度不高，会导致靶材在受热条件下变形、开裂、并与结合的背板相脱落，使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射基台造成损伤。

因此选择一种有效的焊接方式，使得靶材与背板实现可靠结合，满足长期稳定生产、使用靶材的需要，就显得十分必要。

异种金属焊接是靶材生产过程中非常关键的一道工序，不同的靶材需要用不同的焊接方法焊接。以不锈钢靶材为例，不锈钢因为其特殊的物理化学性质，与现今流行的各种焊料(例如铟In、锡Sn)均没有很好的结合性能，结合强度不高，目前一般的处理方法就是采用钎焊方式将不锈钢靶材与异种金属(可以是包括铜或铜合金的铜基合金，或者是包括铝或铝合金的铝基合金)背板直接进行焊接。有关靶材的异种金属焊接的相关技术另可参阅公开号为CN1986133A、发明名称为《一种钎焊方法》的中国专利文件。

但是，由于不锈钢与低温钎料难以浸润融合，而使用高温钎料(焊接的工艺温度至少大于1000℃)时，铜或铜合金、铝或铝合金背板又容易氧化，焊缝抗拉强度低，焊接质量不稳定，达不到半导体靶材要求。

发明内容

本发明解决的问题是将不锈钢靶材与背板直接焊接，两者结合强度不高，达不到半导体靶材要求。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制作方法，包括提供靶材，所述靶材为不锈钢；对所述靶材表面进行喷砂工艺；对所述靶材表面进行活化处理；对所述靶材表面进行水洗处理；利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层；将化学镀处理后的靶材焊接至背板。

可选的，在对所述靶材表面进行喷砂工艺处理之前还包括抛光所述靶材表面的步骤。

可选的，在对所述靶材表面进行抛光处理之后、对所述靶材表面进行喷砂工艺处理之前，以及在对所述靶材表面进行喷砂工艺之后、对所述靶材表面进行活化处理之前分别还包括对靶材表面清洗的步骤。

可选的，对所述靶材表面进行活化处理的活化剂为体积百分比是50％～70％的盐酸溶液。

可选的，对所述靶材表面进行活化处理时间为50s～80s。

可选的，所述水洗处理采用纯净水或者去离子水进行。

可选的，所述化学镀的施镀时间控制在60min～80min。

可选的，所述化学镀的镀液的温度控制在88℃～90℃。

可选的，所述镀液的PH值为4.6～4.8。

可选的，所述金属镀层的厚度为6μm～10μm。

可选的，所述金属镀层的材料为镍。

可选的，所述背板是由铜、铝或者包括有铜和铝中任一种金属的合金所制成的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在不锈钢靶材的焊接面上通过化学镀形成金属镀层，再利用金属镀层作为中间媒介，使得靶材与背板焊接后实现二者的牢固结合，具有较高的结合强度。

一条稳定的在不锈钢靶材的表面用化学镀方法镀金属层的工艺流程，并实现工业化生产，显得十分必要。

附图说明

图1是本发明一个实施例制作靶材结构的流程示意图；

图2至图4为根据图1所示流程制作靶材结构的示意图；

图5是本发明的另一个实施例制作靶材结构的流程示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现在现有不锈钢靶材组件的制作中是将不锈钢与异种金属(例如铜、铜合金、铝或铝合金)背板直接焊接，易造成二者焊接质量不稳定(例如焊接结合强度较弱)，达不到半导体靶材要求。

本发明提供一种靶材组件的制作方法，包括：提供靶材，所述靶材为不锈钢；对所述靶材表面进行喷砂工艺；对所述靶材表面进行活化处理；对所述靶材表面进行水洗处理；利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层；将化学镀处理后的靶材焊接至背板。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参考图1，本发明实施方式提供一种靶材的制作方法，包括如下步骤：

步骤S1，提供靶材，所述靶材为不锈钢；

步骤S2，对所述靶材表面进行喷砂工艺；

步骤S3，对所述靶材表面进行活化处理；

步骤S4，对所述靶材表面进行水洗处理；

步骤S5，利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层；

步骤S6，将化学镀处理后的靶材焊接至背板形成靶材组件。

下面结合附图对于上述实施方式进行详细说明。

结合图1和图2所示，执行步骤S1，提供靶材20。此靶材20具有焊接面200。在本实施方式中，所述靶材的材料可以是牌号为304的不锈钢。所述304不锈钢是依据美国不锈钢牌号表示方法，“3”表示“Cr-Ni(铬-镍)系”类别，第二和第三位数字(即04)表示顺序号。不锈钢304用中国牌号表示为0Cr18Ni19，即含碳量上限为0.08％，平均含铬量为18％，含镍量为9％的铬镍不锈钢。另外，靶材的形状，根据应用环境、溅射设备的实际要求，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。本实施方式中以直径为310mm的圆形靶材为例，它的厚度为12mm，厚度会在设计尺寸上加1mm至3mm的加工余量，增加加工余量的目的是对形成靶材组件之后的加工步骤提供比较宽裕的加工空间。

接着执行步骤S2，对所述不锈钢靶材表面进行喷砂工艺处理。对靶材表面进行喷砂处理的作用主要是使得靶材在进行化学镀时表面所形成的金属层是一个不连续镀层，降低镀层表面张力、增加靶材表面的粗糙度，提高镀层与靶材表面的结合力，使得镀层不容易从靶材表面上脱落。

喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂)高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化的工艺。由于喷料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和镀层之间的附着力，延长了镀层的耐久性。

影响喷砂质量的主要因素有：砂粒材料、砂粒大小、空气压力、喷射角度、喷射距离。任何一个参数的变化都会不同程度地影响喷砂的效果，其中对于砂粒材料、砂粒大小、空气压力尤其重要。

本实施方式中选择每平方英寸内含有46粒白刚玉的46号白刚玉作为使用的砂粒。将46号白刚玉倒入喷砂机，喷砂机空气压力范围控制在0.4MPa～0.6MPa，空气压力若大于0.6MPa，则喷砂的动力太大，使不锈钢靶材表面坑的平均深度(深度要求为6μm～10μm)加大，影响后续的金属镀层与靶材表面的结合力。如果空气压力小于0.4MPa，则喷砂的动力不足，使靶材表面坑的平均深度太小，同样影响后续的金属镀层与靶材表面的结合力。

本实施方式中，喷砂枪的喷嘴到靶材表面的距离范围为10cm～15cm，喷嘴喷出46号白刚玉的方向与靶材表面的夹角为除了90度(喷嘴与靶材表面垂直)以外的其他角度，最佳角度范围为30度～60度，可以保证喷砂的均匀性和有一定的覆盖范围。喷砂后在不锈钢靶材表面形成平均深度为6μm～10μm的粗糙层。

在本步骤中，将不锈钢靶材所有面或者仅将不锈钢靶材的焊接面200进行喷砂。

接着执行步骤S3，对所述靶材表面进行活化处理。只有对靶材表面进行活化处理才能使靶材表面的化学镀金属层工艺顺利进行，因为，化学镀是并无外力启动的一种工艺，使得工件进入镀液能够形成均匀一致的沉积界面，因此，化学镀是靠表面条件启动的，即异相表面自催化反应，而不是电力。因此，对靶材表面进行活化处理是为了增大靶材表面的活化能，使靶材表面的反应活性增强，增加靶材表面的化学镀金属层的速度，避免金属镀层与基体结合不牢的严重问题。活化剂的选择与靶材材料有关，只要能增加靶材的表面的活化能、使得靶材表面的反应活性增强的活化剂都可以。

在本实施方式中，在不锈钢靶材上化学镀镍金属层为例，对不锈钢活化处理采用体积百分比为50％～70％的盐酸溶液(分析纯的浓盐酸溶液∶水＝1∶1～1∶0.5)，活化时间为50s～80s。活化时间如果小于50s，则盐酸溶液对不锈钢的靶材的活化效果不好，没有起到完全活化的作用；如果活化时间大于80s，则盐酸溶液对不锈钢的靶材的活化时间太久，盐酸溶液会腐蚀不锈钢的靶材。

接着执行步骤S4，对所述靶材表面进行水洗处理。具体过程为用纯净水或者去离子水冲洗靶材表面1min～2min，目的是为了将靶材表面的酸液清洗干净。如果对所述靶材表面活化处理后，不对其进行水洗，则会有残留在靶材表面的酸液污染后续的化学镀镀液，对镀液的PH值产生影响，继而影响不锈钢靶材化学镀的效果。

接着执行步骤S5，结合图1和图3所示，利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材20的焊接面200上形成金属镀层22。金属镀层22的材料可以是镍金属，但并不以此为限，在其他实施方式中，金属镀层22也可以采用其他的金属。

化学镀工艺是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。所获得的镀层可使得材料表面具备多种新的功能。化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术工艺简便、节能、环保。

在本实施方式中，是采用化学镀镍工艺，在靶材20的焊接面200上形成镍金属镀层22。具体工艺包括：将活化后的不锈钢焊接靶材的所有表面浸入镀槽的镀液中，所述镀槽和镀液都为上海新阳半导体材料股份有限公司制造的化学镀镍的镀槽和镀液。所述镀液中含有镍离子，在本实施方式中，提供金属镍离子的可溶性镍盐为硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)，其相对分子质量为280.88，绿色结晶，100℃时在100g水中的溶解度为478.5g，配成的溶液为深绿色，pH值为4.5。

本实施方式中，化学镀镍溶液配方中硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)的浓度维持在20～40g/L，或者说含Ni 4～8g/L。硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)的浓度过高，会导致有一部分游离的Ni²⁺存在于镀液中时，镀液的稳定性下降，得到的镀层常常颜色发暗，且色泽不均匀。硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)的浓度过低，镀速(镀液的沉积速度)下降而且形成的镀层不够致密。

镀液中还包括还原剂。本实施方式中所述还原剂为次磷酸钠，使得镀液容易控制，它含有两个或多个活性氢，还原Ni²⁺就是靠还原剂的催化脱氢进行的。用次磷酸钠得到Ni-P合金镀层，而且Ni-P合金镀层性能优良。随着次磷酸盐浓度的增加，镍的沉积速度上升。但次磷酸盐的浓度也有限制，它与硫酸镍浓度的摩尔比，不应大于4，否则容易造成镀层粗糙，甚至诱发镀液瞬时分解。本实施方式中次磷酸钠的含量为20～40g/L。这样才能保证化学镀镍溶液既有最大的沉积速度，又有良好的稳定性。

化学镀镍工艺的影响因素主要包括镀液温度、镀液的PH值、镀液装载量和施镀时间。

化学镀镍的过程中，镀液温度对于镀层的沉积速度、镀液的稳定性以及镀层的质量均有重要影响。化学镀镍的催化反应一般只能在加热条件下实现，许多化学镀镍的单个反应步骤只有在50℃以上才有明显的反应速度，特别是酸性溶液中，操作温度一般都在85～95℃之间。镀液沉积速度随温度升高而增快，一般温度每升高10℃，沉积速度就加快一倍。但需要指出的是，镀液温度过高，又会使镀液不稳定，容易发生自分解。温度除了影响镀液沉积速度之外，还会影响镀层质量，温度升高、镀液沉积速度快，镀层中含磷量下降，镀层的应力和孔隙率增加，耐蚀性能降低。本实施方式中，所述镀液的温度为86℃～90℃。另外，化学镀镍过程中温度控制均匀十分重要。最好维持溶液的工作温度变化在±2℃内，若施镀过程中温度波动过大，会发生片状镀层，镀层质量不好并影响镀层结合力。

pH值对镀液及镀层的影响很大，它是工艺参数中必须严格控制的重要因素。在酸性化学镀镍过程中，pH值对沉积速度及镀层含磷量具有重大的影响。随pH值上升，镍的沉积速度加快，同时镀层的含磷量下降。pH值变化还会影响镀层中应力分布：pH值高的镀液得到的镀层含磷低，表现为拉应力，反之，pH值低的镀液得到的镀层含磷高，表现为压应力。对每一个具体的化学镀镍溶液，都有一个最理想的pH值范围。例如，在本实施方式中，PH范围为4.6～4.8。而化学镀镍施镀过程中，随着Ni-P合金镀层不断的沉积，H⁺不断生成，镀液的pH值不断下降，因此，生产过程中必须及时调整，维持镀液的pH值，使其波动范围控制在±0.2范围之内。调整镀液pH值，一般使用稀释过的氨水(通常情况下，用40ml分析纯的氨水稀释至100ml，也可以用其他浓度的氨水，只要使得溶液的总PH值在4.6～4.8范围内)或氢氧化钠(通常情况下，以1mol/l的NaOH作为粗调，0.1mol/l的NaOH作为微调，也可以用其他浓度的氢氧化钠溶液，只要使得溶液的总PH值在4.6～4.8范围内)，调整镀液的PH值要在搅拌的情况下进行。用NaOH调整镀液pH值时，只发生酸碱中和反应，将反应过程中生成的H⁺中和掉，而用氨水调整镀液pH值时，除了中和镀液H⁺外，镀液中的氨分子与镀液中的Ni²⁺反应，降低了镀液中游离的Ni²⁺浓度，有效抑制了亚磷酸镍的沉淀，提高了镀液的稳定性。

镀液装载量是指工件施镀面积与使用镀液体积之比。化学镀镍施镀时，装载量对镀液稳定性影响很大。本实施方式中，镀液的装载量在0.5～1.5dm²/L。装载量过大，即催化表面过大，则沉积反应剧烈，易生成亚磷酸镍沉淀而影响镀液的稳定性和镀层性能；装载量过小，镀液中微小的杂质颗粒便会成为催化活性中心而引发沉积，容易导致镀液分解。

采用不同施镀时间对化学镀镍工艺中镀层的硬度、沉积速率、耐腐蚀性、微结构及形貌都有影响。本实施方式中，施镀持续时间可以为40min±5min，此时镀层质量最佳，所得镀层光亮，胞状组织均匀致密，耐腐蚀性强，并具有较高的硬度，不锈钢靶材表面所镀金属镍层的厚度为6μm～10μm。如果化学镀镍的时间过长(大于45min)，则不锈钢靶材表面所镀金属镍层的厚度过厚(大于10μm)，这样镍金属层与铬或者镍金属层与铬合金靶材表面的结合力不强。如果化学镀镍的时间过短(小于35min)，则镀层颜色不够光亮，胞状组织不会均匀致密，耐腐蚀性较差而且镀层的厚度和硬度达不到要求(厚度要求为6μm～10μm)。

然后将所述不锈钢靶材取出，进行清洗。包括：将所述不锈钢靶材取出，以纯净水或者去离子水清洗；在纯净水或者去离子水中浸润，烘干。所述在纯净水或者去离子水中浸润的时间为1分钟至3分钟，温度为35℃至45℃。

特别地，化学镀镍处理后，靶材若不是直接与背板钎焊，而是需存储一段时间时，还可以包括将清洗后的电镀有镍金属镀层的不锈钢靶材予以真空包装的步骤，可以避免靶材暴露于外界环境下出现例如氧化、受潮等问题。

需要说明的，金属镀层22既可以形成在靶材20的各个表面上(图未示)，然后用机械加工的方法将除焊接面200以外的其他金属镀层去除；也可以仅形成在靶材20的焊接面200上。如果金属镀层22形成在靶材20的各个表面上，则对不锈钢靶材进行化学镀之前需要将不锈钢靶材的各个表面进行喷砂处理，各个表面进行活化处理，各个表面进行水洗处理，之后对不锈钢靶材的各个表面进行化学镀工艺；如果金属镀层22仅形成在靶材20的焊接面200上，在对不锈钢靶材进行喷砂处理，活化处理，水洗处理以及化学镀工艺步骤中，对除焊接面200以外的其他表面进行保护，使得其他表面不进行上述一系列操作。但是，保护其他表面而只将金属镀层22镀在焊接面200的化学镀方法的成本要比金属镀层22形成在靶材20的各个表面上，然后用机械加工的方法将除焊接面200的金属镀层去除的成本高。

接着执行步骤S6，结合图1和图4所示，提供背板24，对靶材20和背板24进行焊接，本实施方式为钎焊，将靶材20焊接至背板24形成靶材组件。背板24的材料为与所述靶材20的材料(不锈钢)相异的金属，例如为铜或铜合金。

在本步骤中，具体可以包括：对不锈钢靶材20进行预热，将钎料均匀分布在不锈钢靶材20的焊接面200上；对铜或铜合金背板24的焊接面进行打磨处理，并进行预热，将钎料均匀分布在铜或铜合金背板24的焊接面上；让不锈钢靶材20的焊接面200(焊接面200具有镍金属镀层22)与铜或铜合金背板24的焊接面接触，在高温高压作用下，将不锈钢靶材20焊接至铜或铜合金背板24形成靶材组件。

可以推知，在步骤S6中，在不锈钢靶材20的焊接面200上已形成有易与铜或铜合金相结合的镍金属镀层22，利用镍金属镀层22作为中间媒介，可以使得不锈钢靶材20与铜或铜合金背板24在经过钎焊作业后能牢固结合，具有很高的结合强度，符合靶材组件的制作要求。另外，在靶材组件中的不锈钢靶材20溅射消耗后，可以通过抛光、打磨等表面处理方法，也能较容易的去除在铜或铜合金背板24的焊接面上残留的钎料和镍金属镀层，从而可以确保铜或铜合金背板重新投入使用，与其他不锈钢靶材焊接构成新的靶材组件，提高了铜或铜合金背板利用率，节省了生产成本。

下面对本发明的另一个实施方式做详细的说明。这个实施方式与上一个实施方式的不同之处是在提供靶材的步骤(参考图1的步骤S1)之后和对所述靶材表面进行喷砂处理(参考图1的步骤S2)之前增加了对所述靶材表面依次进行抛光处理、对所述靶材表面进行清洗的工艺步骤、同时，在对靶材表面进行喷砂处理(参考图1的步骤S2)之后增加了对所述靶材表面进行清洗的工艺步骤。可以使喷砂处理、活化处理和化学镀工艺的效果更好，使得靶材与靶背之间更好的结合。

参考图5，本发明实施方式提供一种靶材的制作方法，包括如下步骤：

步骤S51，提供靶材，所述靶材材料为不锈钢；

步骤S52，对所述靶材表面进行抛光处理；

步骤S53，对所述靶材表面进行清洗；

步骤S54，对所述靶材表面进行喷砂工艺处理；

步骤S55，对喷砂后的所述靶材表面进行清洗；

步骤S56，对清洗后的所述靶材表面进行活化处理；

步骤S57，对活化处理后的所述靶材表面进行水洗；

步骤S58，利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层；

步骤S59，将化学镀处理后的靶材焊接至背板形成靶材组件。

下面结合附图对于上述实施方式进行详细说明。

结合图5和图2，如步骤S51所述，提供不锈钢靶材。具体对靶材的要求可以参考上一个实施例中提供的靶材20。

接着执行步骤S52，对所述不锈钢靶材表面进行抛光处理。对所述不锈钢靶材表面进行抛光处理目的是将该靶材的氧化皮去除并且使得该靶材表面平整光亮。

本实施方式中，对所述不锈钢靶材表面进行抛光处理是用由粗到细的水性砂纸来进行打磨的。具体来说，首先使用粗砂纸(本实施例为160#水性砂纸)打磨靶材的表面(将靶材全部或者仅将靶材的焊接面进行抛光处理)，打磨时间一般可以为10分钟(min)左右；然后使用细砂纸(本实施例为400#水性砂纸)继续打磨靶材的表面(将靶材全部或者仅将靶材的焊接面进行抛光处理)，打磨时间一般可以为5～10分钟(min)，这样就可以得到平整光亮的磨面。在打磨时，水性砂纸贴在砂轮机的转盘上，按住靶材(把需要打磨的表面朝向砂纸)在砂纸上磨。砂轮机转速可以为400～500转/分钟(r/min)。

接着执行步骤S53，对所述靶材表面进行清洗。对抛光处理后的靶材进行清洗是为了清洗粉尘和污渍(将靶材全部或者仅将靶材的焊接面进行清洗，如果在步骤S52中，仅抛光靶材的焊接面，则步骤S53中对焊接面进行清洗；如果在步骤S52中，抛光靶材的所有表面，则步骤S53中对靶材的所有表面进行清洗)。具体过程为常温中，用大量的纯净水或者去离子水将靶材表面冲洗3～5分钟(min)，然后吹干。

接着执行步骤S54，对所述不锈钢靶材表面进行喷砂工艺处理。对靶材表面进行喷砂处理的作用主要是使得靶材在进行化学镀时表面所形成的金属层是一个不连续镀层，降低镀层表面张力、增加靶材表面的粗糙度，提高镀层与靶材表面的结合力，使得镀层不容易从靶材表面上脱落。具体对不锈钢靶材的喷砂处理要求可以参考上一个实施方式。

需要说明的是，在执行步骤S54中，将不锈钢靶材全部或者仅将不锈钢靶材的焊接面进行喷砂，如果在步骤S52和S53中，仅抛光和清洗靶材的焊接面，则步骤S54中对靶材的焊接面进行喷砂；如果在步骤S52和S53中，抛光和清洗靶材的所有表面，则步骤S54中对靶材的所有表面进行喷砂。

接着执行步骤S55，对喷砂后的所述靶材表面进行清洗。具体过程为用纯净水或者去离子水冲洗靶材表面5min～10min，目的是为了将靶材表面的砂粒清洗干净。

接着执行步骤S56，对喷砂后的所述靶材表面进行活化处理；对靶材表面进行活化处理为了增大靶材表面的活化能，使靶材表面的反应活性增强，增加靶材表面的化学镀金属层的速度，避免金属镀层与基体结合不牢的严重问题。在本实施方式中，在不锈钢的靶材上化学镀镍，对不锈钢活化处理采用体积百分比为50％～70％的盐酸溶液(分析纯的浓盐酸溶液∶水＝1∶1～1∶0.5)，活化时间为50s～80s。具体过程可以参考上一个实施方式，本实施方式中，可以对靶材的焊接面进行活化处理，也可以对靶材的各个表面进行活化处理。

接着执行步骤S57，对所述靶材表面进行水洗处理。具体过程为用纯净水或者去离子水冲洗靶材表面1min～2min，目的是为了将靶材表面的酸液清洗干净。如果对所述靶材表面活化处理后，对其不进行水洗，则残留在靶材表面的酸液污染后续化学镀的镀液，对镀液的PH值产生影响，继而影响不锈钢靶材化学镀的效果。本实施方式中，可以对靶材的焊接面进行水洗处理，也可以对靶材的各个表面进行水洗处理。

接着执行步骤S58，利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层。本实施方式中，利用化学镀工艺，在不锈钢靶材上形成镍金属镀层。镍金属镀层既可以形成在不锈钢靶材的各个表面上，也可以仅形成在不锈钢靶材的焊接面上。本实施方式具体过程可以参考上一个实施方式。

需要说明的是如果在不锈钢靶材的各个表面上形成镍金属镀层，需要用机械抛光的方法去除靶材焊接面以外的其他金属镀层。

接着执行步骤S59，将化学镀处理后的靶材焊接至背板形成靶材组件。本实施例中，是将化学镀镍后的不锈钢靶材焊接至铜或者铜合金背板，具体参考上一个实施方式中的步骤S6。

具体实施例：

以3N5、4N5或5N的不锈钢靶材为例来说明本发明的工艺步骤及结果：

(1)将不锈钢靶材(直径为310mm，厚度为12mm)的各个表面进行抛光处理。首先使用160#水性砂纸打磨该靶材的各个表面10分钟(min)；然后使用400#水性砂纸继续打磨该靶材的各个表面8分钟(min)，这样可以得到平整光亮的磨面；

(2)将打磨后的不锈钢靶材的各个表面用纯净水或者去离子水中清洗5分钟(min)，吹干；

(3)对干燥后的所述不锈钢靶材各个表面进行喷砂工艺处理。采用46号白刚玉，空气压力为0.4MPa，喷砂枪的喷嘴到该靶材表面的距离为15cm，喷嘴喷出46号白刚玉的方向与靶材表面的夹角为60度，喷砂后在靶材表面形成平均深度为8μm的粗糙层；

(4)用纯净水或者去离子水冲洗该不锈钢靶材各个表面5分钟(min)；

(5)把所述不锈钢靶材的全部浸泡在体积百分比为70％盐酸溶液中进行活化，活化时间为50s；

(6)将活化后不锈钢靶材用纯净水冲洗靶材各个表面2min；

(7)将水洗后的不锈钢靶材的所有表面浸入镀槽的镀液中，所述渡槽和镀液都为上海新阳半导体材料股份有限公司制造的化学镀镍的镀槽和镀液，

化学镀镍溶液中硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)的浓度维持在30g/L、次磷酸钠的含量为30g/L；镀液的装载量在1dm²/L；所述镀液的温度为88℃，化学镀镍过程中维持溶液的工作温度变化在±2℃内；调节并维持所述镀液PH值为4.7；施镀持续时间为40分钟(min)，最后在靶材的各个表面形成厚度要求为8μm的金属镍层；

(8)将完成化学镀的所述不锈钢靶材取出，采用大量的纯净水或者去离子水进行清洗；

(9)将所述不锈钢靶材在纯净水或者去离子水中浸润，浸润的时间为2分钟左右，温度为40℃左右；

(10)将经过浸润的所述不锈钢靶材取出并烘干；

(11)然后用机械加工的方法将焊接面以外的镍金属镀层去除；

(12)提供铜背板，对不锈钢靶材和铜背板进行钎焊(用纯铟In焊料)，形成靶材组件。

如果直接将不锈钢靶材与铜背板用纯铟(In)焊料进行焊接，不锈钢靶材与铜背板并不能很好的与铟进行界面润湿从而结合，即此时铟焊的焊接强度为0MPa左右(基本没有结合力)。通过上述各步骤，可以使得所述不锈钢靶材在化学镀处理后表面形成有镍金属镀层，从而使得经过铟焊作业后的不锈钢靶材与铜背板具有很高的结合强度，即此时铟焊的焊接强度基本位5MPa左右(其结合强度为最高极限结合强度)，因此通过上述步骤制作出高质量的靶材组件。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种靶材结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

提供靶材，所述靶材材料为不锈钢；

对所述靶材表面进行喷砂工艺；

对所述靶材表面进行活化处理；

对所述靶材表面进行水洗处理；

利用化学镀工艺，在水洗处理后的靶材焊接面上形成金属镀层；

将化学镀处理后的靶材焊接至背板。

2.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，在对所述靶材表面进行喷砂工艺处理之前还包括抛光所述靶材表面的步骤。

3.根据权利要求2所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，在对所述靶材表面进行抛光处理之后、对所述靶材表面进行喷砂工艺处理之前，以及在对所述靶材表面进行喷砂工艺之后、对所述靶材表面进行活化处理之前分别还包括对靶材表面清洗的步骤。

4.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，对所述靶材表面进行活化处理的活化剂为体积百分比是50％～70％的盐酸溶液。

5.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，对所述靶材表面进行活化处理时间为50s～80s。

6.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述水洗处理采用纯净水或者去离子水进行。

7.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述化学镀的施镀时间控制在60min～80min。

8.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述化学镀的镀液的温度控制在88℃～90℃。

9.根据权利要求8所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述镀液的PH值为4.6～4.8。

10.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述金属镀层的厚度为6μm～10μm。

11.根据权利要求10所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述金属镀层的材料为镍。

12.根据权利要求1所述的靶材结构的制作方法，其特征在于，所述背板是由铜、铝或者包括有铜和铝中任一种金属的合金所制成的。

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