CN105436585A - 靶材加工设备以及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种靶材加工设备以及加工方法，其中加工设备包括：铣切设备，用于铣切靶材表面以形成所述密封槽，所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀能够绕所述回转中心轴自转，并沿预设轨迹移动；所述铣刀包括体部以及设于所述体部一端用于铣切靶材的铣切部。所述加工方法包括：提供待加工靶材；提供铣切设备，以在所述待加工靶材表面形成密封槽。本发明的有益效果在于：可以形成任何形状的密封槽，具有较强的灵活性。

Description

靶材加工设备以及加工方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种靶材加工设备以及加工方法。

背景技术

目前，在半导体结构表面形成电极膜通常采用溅射沉积的方法。溅射沉积(SputteringDeposition,SD)是物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition,PVD)中的一种。在溅射沉积过程中要用到靶材，所述靶材在溅射过程中被高能量粒子轰击，靶材的原子或分子离开固体进入气体，并沉淀积累在待沉积的基底表面上形成薄膜。

为了最大限度地减少溅射过程中的杂质干扰，保证沉积薄膜的质量，一般在溅射时将所述靶材所在的溅射沉积室进行抽真空，并在溅射过程中不断地向沉积室内通入惰性气体(如氩气)；利用惰性气体离子轰击靶材并产生辉光放电现象。

为了实现真空，一般需要在靶材表面的非溅射区域形成密封槽，并在密封槽内设置密封圈，靶材安置在溅射设备中时，密封槽以及密封圈与溅射设备配合以形成一个密闭的用于抽真空的腔室。但是，现有的在靶材表面形成密封槽的工艺仍不够理想。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种靶材加工设备以及加工方法，以较灵活地在任意形状的靶材表面形成密封槽。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材加工设备，用于在靶材表面形成密封槽，包括：

铣切设备，用于铣切靶材表面以形成所述密封槽；

所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀能够绕所述回转中心轴自转，并沿预设轨迹移动；

所述铣刀包括体部以及设于所述体部一端用于铣切靶材的铣切部。

可选的，所述铣切部的横截面呈上小下大的梯形；所述密封槽为燕尾槽形状的密封槽。

可选的，所述铣切部呈圆柱形，铣切部的侧面开设有凹槽，用于排出铣切碎屑。

可选的，所述铣切部包括沿所述回转中心轴均布的若干片刀刃。

可选的，所述铣切部包括4片刀刃，所述刀刃之间的夹角为90度。

可选的，所述铣刀的材料为钨钢或者白钢。

此外，本发明还提供一种靶材的加工方法，用于在靶材表面形成密封槽，包括：

提供待加工靶材；

提供铣切设备；

通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽。

可选的，提供铣切设备的步骤包括：使所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀包括体部以及设于体部端部的铣切部，所述铣切部的截面呈梯形；

通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽的步骤包括：形成燕尾槽形状的密封槽。

可选的，提供待加工靶材的步骤还包括：

在所述待加工靶材表面形成若干排气槽；

通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽的步骤包括：以所述排气槽作为所述铣刀的入刀点；在形成所述密封槽后，以所述排气槽作为所述铣刀的退刀点。

可选的，通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽的步骤包括：在所述待加工靶材表面形成三角形轨迹形状密封槽。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明采用铣切设备在靶材表面形成密封槽，相对于现有的形成密封槽的工艺适应性更强，因为现有技术中一般采用车刀形成密封槽，但是车刀只能在回转表面上形成密封槽，因为车削设备的车刀固定，被加工零件本身自转，对于一些非回转表面的靶材则无法使用，例如三角形的靶材，所述三角形的靶材上对应地形成三角形(轨迹形状)的密封槽，而三角形轨迹形状的密封槽并非回转圆，无法通过靶材自转得到；本发明采用铣切设备形成所述密封槽，在铣切过程中，铣切设备带动铣刀沿一预设的路径移动，同时铣刀自转，进而可以形成任何轨迹形状的密封槽，具有较强的灵活性。

进一步，使铣刀的截面呈梯形，这样铣刀在自转时扫过的截面也呈梯形，可以形成燕尾槽形状的密封槽，且底面的刀刃可以用于控制形成的密封槽的深度。

进一步，所述铣切部呈圆柱形，铣切部上开设有螺旋形的凹槽，用于排出铣切碎屑，这样在铣切过程中能够及时地将铣切碎屑排出，减小对密封槽表面的影响。

附图说明

图1是本发明靶材加工设备中铣刀一实施例的侧视图；

图2为图1中铣刀铣切部的放大图；

图3是图1中铣刀铣切部的正视图；

图4为本发明靶材加工设备中一实施例中铣切的靶材的结构示意图；

图5是本发明靶材加工设备一实施例中密封槽的结构示意图。

图6为本发明靶材加工设备具体实施时的示意图；

图7为本发明靶材的加工方法一实施例的结构示意图。

具体实施方式

现有技术一般采用车削工艺在靶材上形成密封槽。但是这种方法只能在回转表面形成密封槽，而无法在非回转表面形成密封槽。

为此，本发明提供一种靶材加工设备，用于在靶材表面形成密封槽，包括铣切设备，用于铣切靶材表面以形成所述密封槽，所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀能够绕所述回转中心轴自转，并沿预设轨迹移动；所述铣刀包括与体部以及设于所述体部一端用于铣切靶材的铣切部。

本发明采用铣切设备在靶材表面形成密封槽，相对于现有的形成密封槽的工艺适应性更强，因为现有技术中一般采用车刀形成密封槽，但是车刀只能在回转表面上形成密封槽，因为车削设备的车刀固定，被加工零件本身自转，对于一些非回转表面的靶材则无法使用，例如三角形的靶材，所述三角形的靶材上对应地形成三角形(轨迹形状)的密封槽，而三角形轨迹形状的密封槽无法通过靶材自转得到；本发明采用铣切设备形成所述密封槽，在铣切过程中，铣切设备带动铣刀沿一事先设定的路径移动，同时铣刀自转，进而可以形成任何轨迹形状的密封槽。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

参考图1为本发明的铣刀100一实施例的结构示意图，所述铣刀100具有回转中心轴11，铣刀100安置于铣切设备后绕所述回转中心轴11自转，同时在其他铣切设备(例如，铣切设备的刀架)的带动下，沿一预设的轨迹移动，所述预设轨迹指铣刀100的路径可以事先设定。

所述铣刀100包括与所述铣切设备的其他部件连接(例如，铣切设备的刀架)的体部110以及设于体部110一端的铣切部120，所述铣切部120用于铣切所述靶材以形成密封槽。

结合参考图2以及图3，其中图2为图1中铣切部120的放大图，图3为图1中的铣切部120的正视图。在本实施例中，所述铣切部120的截面呈上小下大的梯形(参考图2)，这种形状的铣切部120在围绕所述回转中心轴11自转时扫过的面积的截面也为相应的上小下大的梯形，所以可以用于成型燕尾槽形状的密封槽，也就是说，所述铣切部120可以用形成燕尾槽形状的密封槽。

在本实施例中，所述铣切部120的刀尖具有倒角，这样形成的密封槽也具有倒角，但是本发明对此并不作限定。

在本实施例中，所述铣切部120包括沿所述回转中心轴11均布的若干片刀刃，均布的刀刃在铣切过程中，分配到每一片刀刃的力度比较均匀，这样有利于延长使用寿命。但是本发明对此并不限定，根据实际使用环境的不同，也可以选择非均布的刀刃。

具体的，所述铣切部120包括四片刀刃121(参考图3)，但是这仅仅是本实施例的一个示例，在本发明的其他实施例中，刀刃的数量可以是更少的2片或者3片刀刃，也可以是多于本实施例，例如5片或更多，只要铣切部120的截面为前述的小下大的梯形，围绕所述回转中心轴11自转就能够形成燕尾槽形状的密封槽，所以本发明对刀刃的数量不作任何限定。

进一步，在本实施例中，在所述铣切部120的侧面还设有凹槽122，所述凹槽122为刀刃121之间的空隙构成，凹槽122可以在所述铣切部120铣切靶材的过程中排出铣切碎屑，这有利于减少铣切碎屑对铣切过程的影响，进而增加形成的密封槽的精度。

进一步，在本实施例中，所述的四片刀刃121之间的夹角α为90度，这种结构的刀刃121比较容易制造，但是本发明对此不作限定，在刀片数量不同的情况下，所述夹角α也可以是其他的大小，例如小于90度，或者大于90度。

结合参考图4以及图5，其中图4为本实施例中靶材的结构示意图，图5为图4中的靶材50的截面图。在本实施例中，所述靶材50为三角形靶材，包括用于溅射工艺的溅射面51以及用于与溅射设备配合的安装面52。

所述密封槽521以及排气槽522开设于所述安装面52上，密封槽521的轨迹形状与靶材50的形状相对应，也呈非回转圆的三角形轨迹形状。

当靶材50装配于溅射设备中时，密封槽521用于放入密封圈(O-ring)进而与溅射设备配合形成密封腔体，靶材50的溅射面51位于所述密封腔体内。

如前文所述，现有技术中一般采用车床加工密封槽，但是由于车床为车刀不动，被车削件转动，因而只能加工回转圆的密封槽。

在本发明的铣切中待加工工件(也就是本实施例中的靶材50)固定不动，所述铣切部120则可以在整个铣切设备的带动下，沿一定轨迹移动，同时所述铣切部120自身围绕上述的回转中心轴11自转，进而可以在非回转表面上形成密封槽521。

参考图6所示，如前文所述，本实施例中的铣切部120的截面呈上小下大的梯形，铣切部120在自转时扫过的面积的截面也为相应的上小下大的梯形，因而可以形成燕尾槽形状的密封槽521。

此外，需要说明的是，本实施例中所述的三角形的靶材以及靶材上的密封槽仅为本一个示例，所述铣切部120在整个铣切设备的带动下移动的轨迹可以改变，因此本发明的靶材加工设备也同样适用于在其他形状的非回转表面加工形成其他轨迹形状的密封槽。

在本实施例中，所述铣刀100的材料为钨钢，这种材料硬度较大，适合用于铣切靶材以形成密封槽。但是本发明对此不作限定，也可以采用其他材料，例如，采用白钢形成所述铣刀100。

此外，参考图7所示，本发明还提供一种靶材的加工方法，用于在靶材表面形成密封槽，包括：

提供待加工靶材50`；

提供铣切设备；

通过所述铣切设备在所述待加工靶材50`表面形成密封槽521`。

由于现有技术中一般采用车刀形成密封槽，但是车刀只能在回转表面上形成密封槽，因为车削设备的车刀固定，被加工零件本身自转，对于一些非回转表面，例如图7中所示的三角形的加工靶材50`，所述加工靶材50`上需要对应地形成三角形轨迹形状的密封槽，而三角形轨迹形状的密封槽无法通过靶材自转得到；本发明采用铣切设备形成所述密封槽，在铣切过程中，铣切设备带动铣刀沿一事先设定的路径移动，同时铣刀自转，进而可以形成任何轨迹形状的密封槽。

在本实施例中，通过铣切设备可以形成燕尾槽形状的密封槽521`，密封槽521`的形状可以结合参考图5所示的密封槽521，相应的，可以使所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀包括体部以及设于体部端部的铣切部；所述铣切部的截面呈上小下大的梯形(可以参考图2中的铣切部120的形状)，用于形成燕尾槽形状的密封槽521`，这种形状的铣切部在沿回转中心轴自转时扫过的面积的截面即是燕尾槽形状的密封槽521`。

在本实施例中，由于所述密封槽521`的横截面呈上小下大的梯形，铣刀无法直接入刀，所以可以事先在所述待加工靶材表面形成若干排气槽522`，所述排气槽522`可以在后续铣切密封槽521`的步骤中，作为所述铣刀的入刀点以及铣切完毕后的退刀点，从而避免破坏密封槽的形状。

在铣切过程中，铣刀沿一规定的路径移动，同时铣刀自身沿所述回转中心轴自转，进而铣切所述待加工靶材形成所述的三角形轨迹形状的燕尾槽521`。

另外需要说明的是，图7所示的三角形轨迹形状的密封槽521`仅仅是本实施例的一个示例，由于所述铣刀可以沿一设定路线移动，同时所述铣刀自身可以沿所述回转中心轴自转，所以本发明所述的方法同样适用于其他轨迹形状的密封槽。

此外，本方法可以但不限于采用上述的加工设备实现。

虽然本发明披露如上，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 (10)

1.一种靶材加工设备，用于在靶材表面形成密封槽，其特征在于，包括：

铣切设备，用于铣切靶材表面以形成所述密封槽；

所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀能够绕所述回转中心轴自转，并沿预设轨迹移动；

所述铣刀包括体部以及设于所述体部一端用于铣切靶材的铣切部。

2.如权利要求1所述的靶材加工设备，其特征在于，所述铣切部的横截面呈上小下大的梯形；所述密封槽为燕尾槽形状的密封槽。

3.如权利要求1所述的靶材加工设备，其特征在于，所述铣切部呈圆柱形，铣切部的侧面开设有凹槽，用于排出铣切碎屑。

4.如权利要求1所述的靶材加工设备，其特征在于，所述铣切部包括沿所述回转中心轴均布的若干片刀刃。

5.如权利要求4所述的靶材加工设备，其特征在于，所述铣切部包括4片刀刃，所述刀刃之间的夹角为90度。

6.如权利要求1所述的靶材加工设备，其特征在于，所述铣刀的材料为钨钢或者白钢。

7.一种靶材的加工方法，用于在靶材表面形成密封槽，其特征在于，包括：

提供待加工靶材；

提供铣切设备；

通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽。

8.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，提供铣切设备的步骤包括：

使所述铣切设备包括具有回转中心轴的铣刀，所述铣刀包括体部以及设于体部端部的铣切部，所述铣切部的截面呈梯形；

通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽的步骤包括：形成燕尾槽形状的密封槽。

9.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，提供待加工靶材的步骤还包括：

在所述待加工靶材表面形成若干排气槽；

通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽的步骤包括：以所述排气槽作为所述铣刀的入刀点；在形成所述密封槽后，以所述排气槽作为所述铣刀的退刀点。

10.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，通过所述铣切设备铣切所述靶材表面以形成密封槽的步骤包括：在所述待加工靶材表面形成三角形轨迹形状密封槽。