CN103785961A - 背板的制作方法及背板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种背板的制作方法及背板,其中,一种背板的制作方法,包括:提供背板的第一部分和第二部分,所述背板的第一部分具有容纳第二部分的第一凹槽;所述第二部分至少具有一个第二凹槽;在所述第一凹槽的底部形成钎料层;将第二部分置入形成钎料层的第一凹槽内,所述第二部分具有第二凹槽的一面与钎料层接触;利用电子束焊接工艺将第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行焊接;电子束焊接工艺后,利用钎焊工艺将第二部分具有第二凹槽的一面与第一凹槽的底面进行钎焊,形成背板。本发明还提供一种背板。采用本发明的背板的制作方法可以增加背板的使用寿命较短,而且提高基片镀膜质量,来满足要求越来越高的溅射工艺。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种背板的制作方法及背板。
背景技术
在真空溅镀工艺中,靶材组件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。所述背板不仅在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用,而且其具有传导热量的功效,用于磁控溅镀工艺中靶材的散热。
在磁控溅镀过程中,靶材组件工作环境较为苛刻。其温度较高(如300℃至500℃),靶材组件处于高压电场和磁场强度较大的磁场中,且正面在10-9Pa的高真空环境下,受到各种高能量离子轰击,致使靶材发生溅射,而溅射出的中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。靶材组件的温度会急剧升高,因而需要通过靶材组件中的背板传递并迅速消散靶材的热量,并避免由此产生的靶材变形、靶材使用寿命减短、影响基片镀膜质量等问题。为此在靶材组件磁控溅射实践操作过程中,会向背板的背面采用高压冷却水冲击措施,从而提高靶材组件的散热功效。
在公开号为101956167A(公开日:2011年1月26日)的中国专利文献中还能发现更多的关于溅射工艺中靶材组件的相关信息。
但是,现有工艺中,背板的使用寿命较短,而且基片镀膜质量不高,不能满足要求越来越高的溅射工艺。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有技术中的背板的使用寿命较短,而且基片镀膜质量不高,不能满足要求越来越高的溅射工艺。
为解决上述问题,本发明提供一种背板的制作方法,包括:
提供背板的第一部分和第二部分,所述背板的第一部分具有容纳第二部分的第一凹槽;所述第二部分至少具有一个第二凹槽;
在所述第一凹槽的底部形成钎料层;
将第二部分置入形成钎料层的第一凹槽内,所述第二部分具有第二凹槽的一面与钎料层接触;利用电子束焊接工艺将第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行焊接;
电子束焊接工艺后,利用钎焊工艺将第二部分具有第二凹槽的一面与第一凹槽的底面进行钎焊,形成背板。
可选的,所述第二部分侧壁与第一凹槽侧壁之间的空隙尺寸为0.1mm~0.25mm。
可选的,所述电子束焊接的工艺参数为:
当所述第一部分为不锈钢材料,所述第二部分为铬铜材料时,电子束焊接的真空度小于等于0.03MPa,电子束焊接的电压为55KV~65KV,电子束焊接的线速度为6mm/s~8mm/s,电子束焊接的束流为49mA~51mA,电子束焊接的聚焦电流为800mA~900mA;
当所述第一部分为铬铜材料,所述第二部分为铬铜材料时,电子束焊接的真空度为小于等于0.03MPa,电子束焊接的电压为55KV~65KV,电子束焊接的线速度为6mm/s~10mm/s,电子束焊接的束流为83mA~87mA,电子束焊接的聚焦电流为638mA~642mA。
可选的,电子束焊接的过程中,还包括步骤:
当背板的第一部分与第二部分的材料相同时,电子束焊接的电子束在第二部分侧壁与第一凹槽侧壁形成的空隙的正上方;
背板的第一部分与第二部分的材料不同,并且,第二部分的材料比第一部分材料更容易熔化,流动性更好时,电子束在第二部分的正上方,并且与第二部分侧壁和第一凹槽侧壁之间的空隙具有预定的水平距离;
背板的第一部分与第二部分的材料不同,并且,第一部分的材料比第二部分材料更容易熔化,流动性更好时,电子束在第一部分的正上方,并且与第二部分侧壁和第一凹槽侧壁之间的空隙具有预定的水平距离。
可选的,当所述第一部分为不锈钢材料,所述第二部分为铬铜材料时,电子束在第二部分的正上方,所述水平距离为0.5mm~1.1mm。
可选的,所述将第二部分置入形成钎料层的第一凹槽内后,电子束焊接工艺之前还包括步骤:将第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行预热。
可选的,所述预热的步骤包括:利用电子束在第一凹槽侧壁与第二部分侧壁之间的空隙处进行扫描;
当背板的第一部分为不锈钢材料,背板的第二部分为铬铜材料时,预热的工艺条件包括:电子束预热的温度为100℃~200℃,电子束预热的真空度为小于等于0.03MPa,电子束预热的线速度为10mm/s~15mm/s,电子束预热的束流为40mA~50mA,电子束预热的聚焦电流为500mA~600mA,电子束预热的电压为55KV~60KV;
当背板的第一部分和第二部分都为铬铜材料时,所述预热的条件为:电子束预热的温度为100℃~200℃,电子束预热的真空度为小于等于0.03MPa,电子束预热的电压为58KV~62KV,电子束预热的线速度为10mm/s~15mm/s,电子束预热的束流为40mA~50mA,电子束预热的聚焦电流为500mA~600mA。
可选的,所述钎料层为薄片结构。
可选的,所述钎焊的步骤包括:
将电子束焊接后的第一部分和第二部分置于真空钎焊炉;
设置真空钎焊炉的温度为钎焊温度,为850℃~950℃;
在真空钎焊炉的时间为钎焊时间,为90min~100min;
真空钎焊炉的压力为钎焊压力,为0.4MPa~0.6MPa;
真空钎焊炉的真空度为钎焊真空度,小于等于0.01MPa。
可选的,所述钎料为银基钎料。
可选的,所述第一部分的材料为不锈钢。
可选的,所述第二部分的材料为铬铜。
本发明还提供一种背板,包括:
第一部分,表面具有第一凹槽;
第二部分,所述第二部分置于所述第一凹槽内,与第一凹槽底部接触的第二部分的表面至少具有一个第二凹槽,所述第二凹槽与第一凹槽底部构成通道,第一凹槽侧壁与第二部分侧壁焊接。
可选的,所述第一凹槽的深度大于等于第一部分高度的三分之一且小于等于第一部分高度的二分之一。
可选的,所述第二凹槽的深度大于等于第一部分高度的十二分之一且小于等于第一部分高度的十分之一。
可选的,所述通道为冷却水通道。
可选的,所述第二凹槽为方形槽。
本发明的技术方案具有以下优点:
本发明利用电子束焊接工艺将背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行焊接,电子束焊接的焊接方式比钎焊方式的焊接结合率高。再者,电子束焊接过程中,可以精确的调整焊缝位置,能够实现连续焊接,因此不会出现焊缝不连续的现象,进而使得背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁之间的焊接结合率高,进而,当该背板应用到溅射工艺中,可以避免造成靶材各部分与硅片基底间的偏差,从而提高基片镀膜质量。另外,背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁之间形成的焊缝小而且美观。在背板第一部分的第一凹槽底部和第二部分具有第二凹槽的表面进行焊接时,采用钎焊的方式,可以实现大面积焊接,并且相对于扩散焊接来说不会使得焊接后形成的背板变形。
本发明还提供一种背板,背板上的第二凹槽与第一凹槽底部形成通道,在背板内设置通道,可以避免背板的背面受到长时间的冷却水冲击,因此,能够防止背板在溅射工艺过程中变形,能够提高背板的使用寿命,更进一步的,可以避免造成靶材各部分与硅片基底间的偏差,提高基片镀膜质量。
附图说明
图1是采用钎焊方法形成的背板的结构示意图;
图2是本发明实施例的背板的制作方法的流程示意图;
图3至图5是本发明实施例的背板的制作方法的工艺过程剖面结构示意图。
具体实施方式
发明人发现和分析,现有技术中的背板的使用寿命较短,而且基片镀膜质量不高,不能满足要求越来越高的溅射工艺的原因为:
高压冷却水冲击靶材组件背板可有效加快靶材的散热,但在实践使用过程中,发明人发现,由于高温加快了靶材组件变软,而且靶材处于10-9Pa的高真空下,而背板的背面受到长时间的冷却水冲击,由此在靶材组件的上下两侧形成有巨大的压力差,这使得在背板的背面形成凹陷,背板的使用寿命较短,而背板的凹陷也会引起相应的靶材的正面呈向上凸起,因此,也影响到靶材组件的使用寿命,更甚者,由于靶材正面的凸起,直接造成靶材各部分与硅片基底间的偏差,造成镀膜的参数异常,并由此影响后续制成的集成电路质量。
于是,发明人经过创造性的劳动,获得了一种背板及其形成方法。
参考图1,背板30包括两个部分,背板的第一部分31和背板的第二部分32。背板的第一部分31具有容纳第二部分32的第一凹槽33;所述第二部分32的表面具有若干个第二凹槽34;将第二部分32置入第一凹槽33内,第二凹槽34与第一凹槽33的底部构成冷却水通道40。在真空溅镀过程中,背板30的背面可以不用采用高压冷却水冲击措施,而是采用冷却水流入背板30的冷却水通道40,使得靶材组件上的热量通过冷却水通道40内的冷却水的流动传导至靶材组件之外。在背板30内设置冷却水通道40,可以防止背板在溅射工艺过程中变形,因此能够提高背板的使用寿命,更进一步的,避免造成靶材各部分与硅片基底间的偏差,提高基片镀膜质量。
发明人研究发现,具有冷却水通道40的背板30的形成方法可以采用钎焊工艺将背板30的第一部分31和第二部分32进行焊接,具体为:在第一凹槽33底部和第一凹槽侧壁39设置固体钎料层36;将第二部分32置入形成钎料层36的第一凹槽33内,第二部分32具有第二凹槽34的一面与钎料层36接触,第二部分侧壁38与第一凹槽33的侧壁的钎料层36接触;然后,放入真空焊接炉中进行钎焊形成背板。但是,发明人发现,利用钎焊形成背板具有以下缺点:背板第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38之间的焊缝很宽,不够美观。另外,更重要的是,把钎焊形成的背板应用到溅镀工艺中,虽然背板不会产生变形,但是背板与靶材之间的焊接结合度较差,容易产生靶材与背板的脱离,从而损伤溅射机台。
发明人再次分析,原因如下:在真空钎焊炉中,只能任由钎料自身融化填充到第一部分31和第二部分32组成的材料间隙形成焊接,该过程不可控制,易引起焊缝不连续的缺陷,从而使得背板的第一部分31和第二部分32焊接结合强度较差。另外,第一凹槽侧壁39与背板第二部分侧壁38进行钎焊时,为保证钎料填入,使得第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38之间的间隙较大,经过钎焊后形成的焊缝很宽,不够美观。
为此,发明人经过创造性劳动,获得了一种背板的形成方法,图2为本发明实施例提供的背板的形成方法流程示意图,请参考图2,背板的形成方法具体为:
执行步骤S11,提供背板的第一部分和第二部分,所述背板的第一部分具有容纳第二部分的第一凹槽;所述第二部分至少具有一个第二凹槽;
执行步骤S12,在所述第一凹槽的底部形成钎料层;
执行步骤S13,将第二部分置入形成钎料层的第一凹槽内,所述第二部分具有第二凹槽的一面与钎料层接触,利用电子束焊接工艺将第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行焊接;
执行步骤S14,电子束焊接工艺后,利用钎焊工艺将第二部分具有第二凹槽的一面与第一凹槽的底面进行钎焊,形成背板。
下面结合附图,通过具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分,而不是其全部。根据这些实施例,本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式,都属于本发明的保护范围。
请参考图3,执行步骤S11,提供背板的第一部分31和第二部分32,所述背板的第一部分31具有容纳第二部分32的第一凹槽33;所述第二部分32至少具有一个第二凹槽34。
本实施例中,背板30包括第一部分31和第二部分32,第一部分31和第二部分32的材料可以相同,也可以不同。例如,在本实施例中,第一部分31为不锈钢材料,第二部分32为铬铜材料。所述背板30的第一部分31可以为圆柱体、长方体或正方体。背板30的第一部分31具有第一凹槽33,第一凹槽33可以容纳第二部分32,而且,第一凹槽33的形状与背板第二部分32相同。本实施例中,背板30的第一部分31和第二部分32都为圆柱体。
继续参考图3,提供背板30的第一部分31和第二部分32后,需要将背板30的第一部分31和第二部分32的待焊接面进行打磨,然后对打磨后的第一部分31和第二部分32的待焊接面进行清洗。用于去除背板第一部分31和第二部分32的待焊接面的氧化层,使得后续的焊接工艺更容易进行。其中,背板第一部分31的待焊接面为背板第一部分31的第一凹槽33表面。背板第二部分32的待焊接面为具有第二凹槽34的一面和第二部分侧面。所述清洗可以用丙酮或异丙醇溶液,需要时可以用超声波进行清洗。清洗时间为5min~10min,清洗完毕后烘干,之所以烘干是防止背板第一部分31或第二部分32表面的液体在后续焊接过程中由于升温气化形成气泡影响焊接质量,尤其是电子束焊接的质量。
烘干后,参考图4,执行步骤S12,在所述第一凹槽33的底部形成钎料层35;
根据需要焊接的背板第一部分31和第二部分32的材料,选定钎料可以为纯度为99.99%的银基钎料。当然在其他实施例中,例如,第一部分与第二部分都为不锈钢材料、第一部分与第二部分都为铬铜材料、第一部分为铬铜材料并且第二部分为不锈钢材料时,选定的钎料也可以为纯度为9999.99%的银基钎料。银基钎料是以银或银基固溶体为主的合金钎料。纯度为99.99%的银基钎料的熔点不高,使得背板第一部分31和第二部分32能够在低温下焊接,节省焊接成本,后续形成的焊接层具有优良的机械性能、拉伸强度、蠕变特性而且变形速度慢、抗断裂时间长。纯度为99.99%的银基钎料在焊接的过程中不会为背板带来其他的杂质污染。需要说明的是,本实施例中的银基钎料中的含铅量越少越好,含铅量越少,钎料的毒性越小,可以在焊接过程中减少了对操作人员的危害以及焊接过程中的废水对环境的污染。
在所述第一凹槽33的底部形成钎料层35的具体形成方法是,直接在第一凹槽的底部放置固体钎料,该固体钎料呈薄片状,而且固体钎料的面积等于第一凹槽33的底部面积,需要说明的是,固体钎料的面积不能小于第一凹槽33的底部面积,否则后续的钎焊结合率不高。
结合参考图3和图5,执行步骤S13,将第二部分32置入形成钎料层35的第一凹槽33内,所述第二部分32具有第二凹槽34的一面与钎料层35接触,利用电子束焊接工艺将第二部分侧壁38与第一凹槽侧壁39进行焊接。
电子束焊接(Electron Beam Welding,EBW)的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子,该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束,用此电子束去轰击待焊接面,巨大的动能转化为热能,使得待焊接面熔化,形成熔池,从而实现对待焊接面的焊接。
本实施例中,将第二部分32置入第一凹槽33内,第二部分32具有第二凹槽34的一面与第一凹槽33底部接触,并且该第二凹槽34与第一凹槽33的底部构成冷却水通道40。此时,电子束焊接的待焊接面为第二部分侧壁38与第一凹槽侧壁39,第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38之间具有空隙,所述空隙的尺寸为0.1mm~0.25mm。
本实施例中,为了达到更好的焊接质量,在进行电子束焊接之前进行预热。
所述预热过程是在第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38之间的空隙处利用电子枪37产生的电子束预热扫描一圈。所述预热的工艺条件与背板第一部分31和第二部分32的材料是相关联的,本实施例中,当背板的第一部分为不锈钢材料,背板的第二部分为铬铜材料时,预热的工艺条件包括:电子束预热的温度为100℃~200℃,电子束预热的真空度小于等于0.03MPa,电子束预热的线速度为10mm/s~15mm/s,电子束预热的束流为40mA~50mA,电子束预热的聚焦电流为500mA~600mA,所述电子束预热的的电压为55KV~60KV。
作为本发明的另一个具体实施例,当背板的第一部分和第二部分都为铬铜材料时,所述预热的条件为:电子束预热的温度为100℃~200℃,电子束预热的真空度小于等于0.03MPa,电子束预热的电压为58KV~62KV,电子束预热的线速度为10mm/s~15mm/s,电子束预热的束流为40mA~50mA,电子束预热的聚焦电流为500mA~600mA。
之所以进行上述条件的进行预热,目的为使第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38表面需要焊接处温度升高,一方面去除第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38表面吸附的气体、灰尘等杂质,同时可以使焊接处在焊接前激活材料内的分子,使电子束的待焊接面在后续焊接步骤中能够更好的形成熔池,为下一步的电子束焊接做准备,并且防止直接进行电子束焊接影响第一部分31和第二部分32材料的内部结构。如果电子束预热的温度、电压、线速度、束流和聚焦电流太大,容易影响第一部分31和第二部分32材料的内部结构;如果电子束预热的温度、电压、线速度、束流和聚焦电流太小,起不到预热的效果。
然后将第二部分侧壁38与第一凹槽侧壁39进行焊接,本实施例中,当背板的第一部分为不锈钢材料,背板的第二部分为铬铜材料时,所述具体焊接工艺为:电子束焊接的真空度小于等于0.03MPa,电子束焊接的电压为55KV~65KV,电子束焊接的线速度为6mm/s~8mm/s,电子束焊接的束流为49mA~51mA,电子束焊接的聚焦电流为800mA~900mA。
作为本发明的另一个具体实施例,当背板的第一部分和第二部分都为铬铜材料时,所述具体焊接工艺为:电子束焊接的真空度小于等于0.03MPa,电子束焊接的电压为55KV~65KV,电子束焊接的线速度为6mm/s~10mm/s,电子束焊接的束流为83mA~87mA,电子束焊接的聚焦电流为638mA~642mA。
当电子束焊接的电压、线速度、束流和聚焦电流如果太大,容易击穿背板的第一部分、第二部分或者使得背板的第一部分、第二部分产生变形;当电子束焊接的电压、线速度、束流和聚焦电流如果太小,则焊接结合度不高或者起不到焊接的作用。
本发明中的真空度为给定空间内的绝对气压,与传统定义的真空度不同。本发明中的电子束焊接过程中,真空度越小越好,太大容易在焊接的过程中发生氧化。
需要说明的是,电子束焊接过程中,本实施例中的第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38之间的空隙为熔池,空隙尺寸为0.1mm~0.25mm。上述尺寸的熔池再配合电子束在该熔池的搅拌,恰好可以使得焊缝中的气体释放的彻底,不会在焊缝中形成气泡或气孔,更不会生成通孔,该通孔是因气孔比较多而形成的,从而影响背板第一部分第一凹槽侧壁与第二部分侧壁的焊接强度。
需要说明的是,电子束焊接过程中,可以精确的调整焊缝位置,能够实现连续焊接,因此不会出现焊缝不连续的现象,进而使得背板第二部分侧壁和第一凹槽侧壁之间的焊接结合率高。
所述可以精确的调整焊缝位置的具体步骤为:
当背板的第一部分与第二部分的材料相同时,电子束焊接的电子束在第二部分侧壁和第一凹槽侧壁形成的空隙的正上方。
当背板的第一部分与第二部分的材料不同,并且,第二部分的材料比第一部分材料更容易熔化,流动性更好时,电子束在第二部分的正上方,而且电子束与第二部分侧壁和第一凹槽侧壁形成的空隙具有预定的水平距离X,X与第一部分和第二部分的材料有关。例如,当第一部分的材料为不锈钢时,第二部分的材料为铬铜时,电子束在第二部分的正上方,且X为0.5mm~1.1mm。电子束之所以在第二部分的正上方,是因为在焊接过程中,可以使铬铜材料的第二部分熔化的多一些,熔化的铬铜材料在空隙中主要起粘结作用,不锈钢材料的第一部分熔化的少一些,只要能与熔化的铬铜形成熔池即可,这样形成的焊缝的焊接质量高且美观。另外,X如果太大,则不锈钢材料的第一部分熔化不了,无法形成熔池,进而无法进行电子束焊接;X如果太小,则不锈钢材料的第一部分熔化太多,反而容易在第一部分引起更多的焊接裂纹。
当第一部分的材料比第二部分材料更容易熔化,流动性更好时,电子束在第一部分的正上方,并且电子束与第二部分侧壁和第一凹槽侧壁形成的空隙具有一定的水平距离X。具体原理请参考第二部分的材料比第一部分材料更容易熔化时的内容。
电子束焊接完成后,需要对焊接后的背板的第一部分和第二部分进行冷却。所述冷却为空冷。之所以采用空冷,是因为,空冷的冷却速度最慢。如果采用水冷或其他快速冷却方式,焊接后的第一部分和第二部分因迅速受冷产生体积收缩,从而引起第一部分和第二部分脱落。在其他实施例中,也可以采用风冷等其他较缓慢的冷却方式。
继续参考图3和图5,执行步骤S13,电子束焊接工艺后,利用钎焊工艺将第二部分32具有第二凹槽34的一面与第一凹槽33的底面进行钎焊,形成背板30。
将电子束焊接后并且冷却后的背板的第一部分和第二部分置入真空钎焊炉(图未示)进行钎焊,具体工艺为:设置真空钎焊炉的温度为钎焊温度,为850℃~950℃;在真空钎焊炉的时间为钎焊时间,为90min~100min;真空钎焊炉的压力为钎焊压力,为0.4MPa~0.6MPa;真空钎焊炉的真空度为钎焊真空度,小于等于0.01MPa。
焊接温度如果太高,容易在待焊接面上发生氧化现象,影响焊接效果;焊接温度如果太低,钎料不能很好的熔化,使得待焊接面无法焊接上去,从而起不到焊接的效果。焊接的压力太大,容易使得背板的第一部分和第二部分产生变形,如果压力太小,也无法使得背板的第一部分和第二部分进行焊接。钎焊的真空度越小越好,真空度如果太大,容易使待焊接面发生氧化现象,从而影响焊接质量。
钎焊完成后,形成背板30,同样需要对焊接后形成的背板进行冷却。所述冷却为随炉冷却,随炉冷却的速度比空冷还要慢,比直接进行空冷的效果好,而且,随炉冷却可以有效的利用钎焊炉的预热。具体原理请参考电子束焊接后的冷却。当然,在其他实施例中也可以采用空冷的冷却方式。
本发明利用电子束焊接工艺将背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行电子束焊接,电子束焊的焊接方式为:先将背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁熔化形成溶池,然后直接进行焊接,比在第二部分侧壁和第一凹槽侧壁加钎料的焊接方式的焊接结合率高。再者,电子束焊接过程中,可以精确的调整焊缝位置,能够实现连续焊接,因此不会出现焊缝不连续的现象,进而使得背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁之间的焊接结合率高。进而,当该背板应用到溅射工艺中,可以避免造成靶材各部分与硅片基底间的偏差,从而提高基片镀膜质量。
另外,背板第二部分侧壁与第一凹槽侧壁之间不需填入钎料形成的焊缝小而且美观。
在背板第一部分的第一凹槽底部和第二部分具有第二凹槽的表面进行焊接时,采用钎焊的方式,可以实现大面积焊接,并且相对于扩散焊接来说不会使得焊接后形成的背板变形。
本发明背板的第一部分的材料不限于不锈钢和铬铜,也可以为其他材料。第二部分的材料也不限于铬铜和不锈钢,也可以为其他材料。
结合参考图3和图5,本发明还提供一种背板30,其特征在于,包括
第一部分31,表面具有第一凹槽33;
第二部分32,所述第二部分32置于所述第一凹槽33内,与第一凹槽33底部接触的第二部分32的表面至少具有一个第二凹槽34,所述第二凹槽34与第一凹槽33底部构成通道,第一凹槽侧壁39与第二部分侧壁38焊接。
更进一步的,所述第一凹槽33的深度大于等于第一部分31高度的三分之一且小于等于第一部分31高度的二分之一。
所述第二凹槽34的深度大于等于第一部分31高度的十二分之一且小于等于第一部分31高度的十分之一。
所述通道为冷却水通道。
继续结合参考图3和图5,背板第二部分的第二凹槽34与第一凹槽33的底部构成冷却水通道40,而且,由于第二凹槽34的数量至少为一个,因此,形成的背板上的冷却水通道40的数量至少也为一个。当然,第二凹槽34的数量越多,后续对靶材和背板的冷却效果越好。
第二凹槽34的深度大于等于第一部分31高度的十二分之一且小于等于第一部分31高度的十分之一。第二凹槽34如果太深,背板第二部分32在焊接过程中容易变形,无法在后续的溅射工艺中使用。第二凹槽34如果太浅,形成的冷却水通道40太小,对后续靶材组件的冷却效果不好。第一凹槽33的深度大于等于第一部分31高度的三分之一且小于等于第一部分31高度的二分之一。第一凹槽33如果太深,背板第一部分31在焊接过程中容易变形,无法在后续的溅射工艺中使用;第一凹槽33如果太浅,后续形成的冷却水通道40太浅,对后续靶材组件的冷却效果同样不好。
需要说明的是,本发明中,在所述背板的第二部分的上方安装靶材,并且,当靶材的材料比较贵重时(例如金靶材),靶材与背板之间为可拆卸结构。所述可拆卸结构可以为螺接、粘结等,可以提高靶材与背板的利用率。另外,所述背板的第一部分比较厚,可以对背板的第二部分和靶材起支撑作用。
所述第二凹槽34的形状可以为拱形槽,方形槽、三角形槽或其它规则图形或不规则图形的槽状结构。本实施例优选方形槽,原因如下:靶材在背板的上方,例如,当第二凹槽34为拱形槽时,圆弧部分与靶材相对,相同的面积的情况下,圆弧部分对靶材的有效传热面积不如方形平面对靶材的有效传热面积大。再例如,当第二凹槽34为三角形槽时,且第二凹槽与第一凹槽33的底面所组成的图形为正三角形槽时,三角形的顶点与靶材相对,三角形顶点处对靶材的有效传热面积显然不如方形平面对靶材的有效传热面积大。因此,相同面积的情况下,方形槽可以对靶材的有效传热面积最大化,从而提高背板的冷却效果。当然,在其它实施例中,如果可以对靶材的有效传热面积最大化的其它形状的凹槽也适用于本发明。
需要说明的是,之所以采用两部分焊接形成有冷却水通道的背板,是因为在一体结构背板的内部形成冷却水通道的工艺比较困难,或者即使形成这样的一体结构背板,其精度也无法满足与真空溅镀工艺。
背板上的第二凹槽34与第一凹槽33底部形成冷却水通道,在背板内设置冷却水通道,可以避免背板的背面受到长时间的冷却水冲击,因此,能够防止背板在溅射工艺过程中变形,因此能够提高背板的使用寿命,更进一步的,可以避免造成靶材各部分与硅片基底间的偏差,提高基片镀膜质量。
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 (17)
1.一种背板的制作方法,其特征在于,包括:
提供背板的第一部分和第二部分,所述背板的第一部分具有容纳第二部分的第一凹槽;所述第二部分至少具有一个第二凹槽;
在所述第一凹槽的底部形成钎料层;
将第二部分置入形成钎料层的第一凹槽内,所述第二部分具有第二凹槽的一面与钎料层接触;利用电子束焊接工艺将第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行焊接;
电子束焊接工艺后,利用钎焊工艺将第二部分具有第二凹槽的一面与第一凹槽的底面进行钎焊,形成背板。
2.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述第二部分侧壁与第一凹槽侧壁之间的空隙尺寸为0.1mm~0.25mm。
3.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述电子束焊接的工艺参数为:
当所述第一部分为不锈钢材料,所述第二部分为铬铜材料时,电子束焊接的真空度小于等于0.03MPa,电子束焊接的电压为55KV~65KV,电子束焊接的线速度为6mm/s~8mm/s,电子束焊接的束流为49mA~51mA,电子束焊接的聚焦电流为800mA~900mA;
当所述第一部分为铬铜材料,所述第二部分为铬铜材料时,电子束焊接的真空度为小于等于0.03MPa,电子束焊接的电压为55KV~65KV,电子束焊接的线速度为6mm/s~10mm/s,电子束焊接的束流为83mA~87mA,电子束焊接的聚焦电流为638mA~642mA。
4.如权利要求3所述的背板的制作方法,其特征在于,电子束焊接的过程中,还包括步骤:
当背板的第一部分与第二部分的材料相同时,电子束焊接的电子束在第二部分侧壁与第一凹槽侧壁形成的空隙的正上方;
背板的第一部分与第二部分的材料不同,并且,第二部分的材料比第一部分材料更容易熔化,流动性更好时,电子束在第二部分的正上方,并且与第二部分侧壁和第一凹槽侧壁之间的空隙具有预定的水平距离;
背板的第一部分与第二部分的材料不同,并且,第一部分的材料比第二部分材料更容易熔化,流动性更好时,电子束在第一部分的正上方,并且与第二部分侧壁和第一凹槽侧壁之间的空隙具有预定的水平距离。
5.如权利要求4所述的背板的制作方法,其特征在于,当所述第一部分为不锈钢材料,所述第二部分为铬铜材料时,电子束在第二部分的正上方,所述水平距离为0.5mm~1.1mm。
6.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述将第二部分置入形成钎料层的第一凹槽内后,电子束焊接工艺之前还包括步骤:将第二部分侧壁与第一凹槽侧壁进行预热。
7.如权利要求6所述的背板的制作方法,其特征在于,所述预热的步骤包括:利用电子束在第一凹槽侧壁与第二部分侧壁之间的空隙处进行扫描;
当背板的第一部分为不锈钢材料,背板的第二部分为铬铜材料时,预热的工艺条件包括:电子束预热的温度为100℃~200℃,电子束预热的真空度为小于等于0.03MPa,电子束预热的线速度为10mm/s~15mm/s,电子束预热的束流为40mA~50mA,电子束预热的聚焦电流为500mA~600mA,电子束预热的电压为55KV~60KV;
当背板的第一部分和第二部分都为铬铜材料时,所述预热的条件为:电子束预热的温度为100℃~200℃,电子束预热的真空度为小于等于0.03MPa,电子束预热的电压为58KV~62KV,电子束预热的线速度为10mm/s~15mm/s,电子束预热的束流为40mA~50mA,电子束预热的聚焦电流为500mA~600mA。
8.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述钎料层为薄片结构。
9.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述钎焊的步骤包括:
将电子束焊接后的第一部分和第二部分置于真空钎焊炉;
设置真空钎焊炉的温度为钎焊温度,为850℃~950℃;
在真空钎焊炉的时间为钎焊时间,为90min~100min;
真空钎焊炉的压力为钎焊压力,为0.4MPa~0.6MPa;
真空钎焊炉的真空度为钎焊真空度,小于等于0.01MPa。
10.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述钎料为银基钎料。
11.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述第一部分的材料为不锈钢。
12.如权利要求1所述的背板的制作方法,其特征在于,所述第二部分的材料为铬铜。
13.一种背板,其特征在于,包括:
第一部分,表面具有第一凹槽;
第二部分,所述第二部分置于所述第一凹槽内,与第一凹槽底部接触的第二部分的表面至少具有一个第二凹槽,所述第二凹槽与第一凹槽底部构成通道,第一凹槽侧壁与第二部分侧壁焊接。
14.如权利要求13所述的背板,其特征在于,所述第一凹槽的深度大于等于第一部分高度的三分之一且小于等于第一部分高度的二分之一。
15.如权利要求13所述的背板,其特征在于,所述第二凹槽的深度大于等于第一部分高度的十二分之一且小于等于第一部分高度的十分之一。
16.如权利要求13所述的背板,其特征在于,所述通道为冷却水通道。
17.如权利要求13所述的背板,其特征在于,所述第二凹槽为方形槽。
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