CN105618886A - 靶材组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种靶材组件的制造方法，包括：利用铟焊料对背板的焊接面进行表面浸润处理；在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理；将完成表面浸润处理后的所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起。通过采用钢丝毛刷摩擦所述靶材的焊接面的步骤，能够去除靶材的焊接面上的金属氧化物，并使得靶材的焊接面粗糙度增大，进而铟焊料与靶材的焊接面能够充分浸润，在将靶材与背板的焊接面焊接之后，靶材与背板的焊接面结合性较强，不容易产生缺陷靶材与背板均采用铟焊料浸润，铟焊料与铟焊料的结合性能较强，铟焊料的总使用量较现有技术更少，并提高了铟焊料的回收纯度。

Description

靶材组件的制造方法

技术领域

本发明属于半导体工艺领域，尤其涉及一种靶材组件的制造方法。

背景技术

在半导体工业中，靶材组件由符合溅射性能的靶材和具有一定强度的背板构成。背板可以在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。

通常靶材和背板以焊接方式形成靶材组件。靶材组件通常尺寸较大，若采用硬度较高的传统锡系焊料进行焊接，容易发生变形且很难校正，因此LCD靶材组件通常采用熔点与硬度都较低的纯铟作为焊料。

LCD靶材组件中，根据溅射材料的不同，通常会使用铝靶材、铜靶材和钼靶材等，其背板材质通常都为铜，较容易采用焊料浸润。铝靶材、钼靶材与铟直接浸润难度很大，所以目前行业中一般采用两种方法进行焊接，其一是先在铝靶材坯料焊接面进行镀镍(NicklePlating)处理，即在焊接前通过电镀或化学方法在铝靶材坯料上镀上一层镍，然后再用铟进行浸润及焊接处理。其二是先用锡锌焊锡浸润溅射靶材焊接面，在对背板和靶材进行焊接之前，在已经由铟焊料浸润过的背板上再涂布一层纯铟，然后将对背板和靶材焊接。

但是这两种方法在焊接过程中都加入了纯铟焊料之外的其他焊料，一方面其他焊料与纯铟焊料的结合性能不如纯铟焊料和纯铟焊料的结合性能，使得焊接后背板和靶材之间容易出现缺陷，尤其在尺寸较大的靶材中缺陷面积较大；另一方面在回收纯铟焊料(价格昂贵)的过程中，其他焊料与纯铟焊料掺杂在一起，使得纯铟焊料的回收难度较大，回收率较低

发明内容

为解决现有靶材在与背板焊接工艺中，背板和靶材之间容易出现缺陷，并且铟焊料的回收难度较大的问题。

为了提高靶材与背板焊接面的结合性，并提高铟焊料的回收纯度，本发明提供了一种靶材组件的制造方法，包括：

提供靶材和背板；

利用铟焊料对背板的焊接面进行表面浸润处理；

在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理；

将完成表面浸润处理后的所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起。

可选的，在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理的步骤包括：在靶材的焊接面涂布铟焊料之后，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦之前，加热所述靶材，使靶材上的铟焊料熔融。

可选的，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，使靶材的焊接面的粗糙度达到1.6微米到2.4微米的范围。

可选的，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，采用钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦二到八次。

可选的，所述钢丝毛刷包括粗钢丝毛刷和细钢丝毛刷，粗钢丝毛刷的刷毛直径在0.1mm到0.3mm的范围内；细钢丝毛刷的刷毛直径在0.01mm到0.03mm的范围内；采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，先采用粗钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦三到四次，再采用细钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦二到三次。

可选的，所述靶材的焊接面为矩形，矩形的两边沿第一方向，另两边沿第二方向，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，使钢丝毛刷沿焊接面的第一方向往复摩擦，并且在往复摩擦的过程中使钢丝毛刷沿第二方向移动。

可选的，加热所述靶材的步骤包括:对所述靶材的加热温度控制于232℃～250℃之间。

可选的，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦之后，利用超声波处理所述靶材，使铟焊料进一步与靶材浸润。

可选的，在利用超声波处理所述靶材的步骤中，采用超声波振荡器进行所述超声波处理，超声波振荡器的功率在6KW到10KW的范围内，输出频率在25Hz～35Hz的范围内。

可选的，在利用超声波处理所述靶材的步骤中，利用超声波处理所述靶材的时间在1到3分钟的范围内。

可选的，进行一到三次利用超声波处理所述靶材的步骤。

与现有技术相比，本发明所提供的靶材组件的制造方法具有以下优点：

利用铟焊料对背板的焊接面进行表面浸润处理；在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理；将完成表面浸润处理后的所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起。通过采用钢丝毛刷摩擦所述靶材的焊接面的步骤，能够去除靶材的焊接面上的金属氧化物，并使得靶材的焊接面粗糙度增大，进而使铟焊料与靶材的焊接面能够充分浸润，在将靶材与背板的焊接面焊接之后，靶材与背板的焊接面结合性较强，不容易产生缺陷，本发明所提供的靶材组件的制造方法中，靶材与背板均采用铟焊料浸润，铟焊料与铟焊料的结合性能较强，铟焊料的总使用量较现有技术更少，将靶材与背板的焊接面焊接之后，不容易产生缺陷，并提高了铟焊料的回收纯度。

进一步可选的，在采用钢丝毛刷摩擦所述靶材的焊接面的步骤之后，将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起之前，利用超声波处理所述靶材的焊接面，能够加强铟焊料与焊接面的浸润效果。

附图说明

图1为本发明靶材组件的制造方法的流程图；

图2至图5为本发明靶材组件的制造方法一实施例各步骤的示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有采用铟焊料的靶材焊接工艺中，背板和靶材之间容易出现缺陷，并且铟焊料的回收难度较大。

本发明利用铟焊料对背板的焊接面进行表面浸润处理；在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理；将完成表面浸润处理后的所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起。通过采用钢丝毛刷摩擦所述靶材的焊接面的步骤，能够去除靶材的焊接面上的金属氧化物，并使得靶材的焊接面粗糙度增大，进而铟焊料与靶材的焊接面能够充分浸润，在将靶材与背板的焊接面焊接之后，靶材与背板的焊接面结合性较强，不容易产生缺陷，本发明所提供的靶材组件的制造方法，靶材与背板均采用铟焊料浸润，铟焊料与铟焊料的结合性能较强，铟焊料的总使用量较现有技术更少，将靶材与背板的焊接面焊接之后，不容易产生缺陷，并提高了铟焊料的回收纯度。

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方式做详细的说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的靶材组件的制造方法的示意图。本发明所提供的靶材组件的制造方法包括以下基本步骤：

步骤S1：提供靶材和背板；

步骤S2：利用铟焊料对背板的焊接面进行表面浸润处理；

步骤S3：在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理；

步骤S4：将完成表面浸润处理后的所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起。

下面将用具体的实施例对本发明做具体的描述如下：

首先执行步骤S1：提供靶材和背板。

本实施例中，所述靶材应用于LCD生产工艺中，所述靶材的形状为矩形，但是本发明对靶材的材料和形状不做限制，在其他实施例中，根据应用环境、溅射设备的实际要求，可以为圆形、环形、圆锥形或其他类似形状中的任一种。例如，在半导体晶圆的生产工艺中，所述靶材的形状可以为圆形。

相应地，在本实施例中，所述背板的形状为矩形，但是本发明对所述背板的形状不做限制，在其他实施例中，所述背板的形状还可以为圆形、环形、圆锥形或其他类似形状中的任一种。

本实施例中，所述靶材为铝靶材，但是本发明对靶材的具体材料不做限制，在其他实施例中，所述靶材还可以为钼靶材、铜靶材、合金靶材等。

本实施例中，在提供靶材和背板之后，还需要提供铟焊料，铟的纯度为99.995％，铟的纯度较高，有利于提高浸润效果，但是本发明对此不做限制。

结合参考图2，执行步骤S2，利用铟焊料101对背板200的焊接面进行表面浸润处理。

本实施例中，将熔融的所述铟焊料101涂布于所述背板200的焊接面之上以后，加热所述靶材，使得所述铟焊料101保持熔融状态。

本实施例中，所述背板的加热温度控制于232℃～250℃之间。首先，铟的熔点是156.6℃，因而温度要高于156.6℃。其次，在所述铟焊料的熔化过程中，在一定范围内温度适当高有助于更好地进行表面浸润处理，此外，因加热平台与背板200之间存在空隙会造成热量的损失，背板200是一面加热，另外一面在加热过程中始终会散发掉一部分热量。但是温度太高一方面导致所述铟焊料被氧化，另一方面导致能耗升高，成本升高。综上，选择将温度控制于232℃～250℃之间。

还需要说明的是，在其他实施例中，在对背板200的焊接面表面浸润处理过程中，还可以将固态的铟焊料放置于背板200上，然后加热所述背板200，以使固态的铟焊料熔融。

参考图3至图4，执行步骤S3，在靶材100的焊接面涂布铟焊料101，采用钢丝毛刷对靶材100的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理。

先参考图3，本实施例中，将所述铟焊料101放置于所述靶材100的焊接面之上以后，加热所述靶材，使得所述铟焊料101熔融。

本实施例中，在一加热平台上加热所述靶材，所述靶材100的加热温度控制于232℃～250℃之间。首先，铟的熔点是156.6℃，因而温度要高于156.6℃。其次，在所述铟焊料的熔化过程中，在一定范围内温度适当高有助于更好地进行表面浸润处理，此外，因加热平台与靶材100之间存在空隙会造成热量的损失，靶材100是一面加热，另外一面在加热过程中始终会散发掉一部分热量。但是温度太高一方面导致所述铟焊料被氧化，另一方面导致能耗升高，成本升高。综上，选择将温度控制于232℃～250℃之间。

还需要说明的是，在其他实施例中，在对靶材100的焊接面表面浸润处理过程中，还可以将固态的铟焊料放置于靶材100上，然后加热所述靶材100，以使固态的铟焊料熔融。

参考图4，采用钢丝毛刷300的对靶材100的焊接面进行摩擦。

具体地，本实施例中，在用钢丝毛刷300对靶材100的焊接面进行摩擦的步骤中，采用钢丝毛刷300将靶材100的焊接面摩擦二到八次。

需要说明的是，在本实施例中，所述钢丝毛刷300包括两种：粗钢丝毛刷和细钢丝毛刷，其中，粗钢丝毛刷的刷毛直径在0.1mm到0.3mm的范围内；细钢丝毛刷的刷毛直径在0.01mm到0.03mm的范围内。

在本实施例中，用钢丝毛刷300对靶材100的焊接面进行摩擦之前，可以先用钢丝毛刷300对靶材100的焊接面的边缘进行处理，在对靶材100的焊接面的边缘进行处理的步骤中，用钢丝毛刷300摩擦靶材100的边缘区域，并使钢丝毛刷300沿靶材100边缘移动，以防止在后续对靶材100的焊接面进行摩擦的过程中，靶材100焊接面的边缘没有被摩擦到而导致靶材100的焊接面的中心区域和边缘区域浸润效果不均匀。

在本实施例中，用钢丝毛刷300对靶材100的焊接面进行摩擦的步骤中，先采用粗钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦三到四次，再采用细钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦二到三次。

由于粗钢丝毛刷的刷毛直径较粗，摩擦过程对靶材100焊接面的摩擦力较大，在采用粗钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦三到四次之后，铟焊料101和靶材100焊接面上的金属氧化物清除干净，使铟焊料101和靶材100焊接面能够更充分的浸润，在后续的焊接过程中减少金属氧化物等杂质对焊接的影响。

在用粗钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦二到三次之后，再采用细钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦二到三次，采用细钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦二到三次的过程可以与采用粗钢丝毛刷摩擦靶材100的焊接面的方式相同，也可不同。

在本实施例中，采用细钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦二到三次之后，靶材100的焊接面与铟焊料101上的金属氧化物进一步被去除干净，在刷毛的作用下，靶材100的焊接面上的材料被刷毛磨掉，铟焊料101与焊接面的接触面积增大，在摩擦的过程中，促进了铟焊料101与焊接面的相互接触与渗入，使铟焊料101与焊接面充分浸润。由于细钢丝毛刷的刷毛直径较细，与粗钢丝毛刷的刷毛相比较为柔软，使铟焊料101与焊接面的浸润效果更好。此外，在采用粗钢丝毛刷将靶材100的焊接面摩擦之后，靶材100的焊接面部分区域的粗糙度可能过大，这时再采用细钢丝毛刷摩擦靶材100的焊接面，可以控制靶材100焊接面的粗糙度，避免由于刷毛直径过大，使焊接面表面粗糙度过大。

通过对靶材100的焊接面进行检测，采用本实施例的摩擦方法，能够使靶材100的焊接面的粗糙度达到1.6微米到2.4微米的范围，能够有效提高铟焊料101与焊接面的浸润效果，并达到焊接的要求。

如图4所示，所述靶材100的焊接面为矩形，矩形的两边沿第一方向(图4中线A1方向)，另两边沿第二方向(图4中线A2方向)，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，使钢丝毛刷300沿焊接面的第一方向往复摩擦，并且在往复摩擦的过程中使钢丝毛刷300沿第二方向移动，直到将焊接面的全部表面摩擦一遍，然后可以进行下一次摩擦。

利用上述钢丝毛刷的移动方式，能够快速、高效地将所述靶材100的焊接面全部摩擦，并使得焊接面各处受到摩擦的均匀性较好，提高所述靶材100表面的表面浸润效果。

需要说明的是，本发明对操作钢丝毛刷300的方式不做限制，可以采用人工操作钢丝毛刷300，或者机械操作钢丝毛刷300，对用钢丝毛刷300(粗钢丝毛刷或细钢丝毛刷)摩擦靶材100的焊接面的移动方式也不做限制，对靶材100的焊接面的摩擦次数也不做限制，在其他实施例中，可以采用如沿矩形对角线摩擦等其它方式，用钢丝毛刷300对靶材100焊接面的各个区域至少摩擦一次。

需要说明的是，在其他实施例中，可以不采用粗钢丝毛刷和细钢丝毛刷先后摩擦靶材100的焊接面，而是采用同一刷毛直径的钢丝毛刷300摩擦靶材100的焊接面二到八次。

需要说明的是，在本实施例中，采用钢丝毛刷300的对靶材100的焊接面进行摩擦之后，所述制造方法还包括：利用超声波处理所述靶材100，使铟焊料101进一步与靶材100浸润。

可选的，在利用超声波处理所述靶材的步骤中，采用超声波振荡器进行所述超声波处理，超声波振荡器的功率在6KW到10KW的范围内，输出频率在25Hz～35Hz的范围内，利用超声波处理所述靶材的时间在1到3分钟的范围内。但是本发明对超声波振荡器的功率、输出频率和处理时间不做限制。

对通过超声波来加强浸润效果，即通过超声波发生设备生成超声波，将所生成的超声波打在所述靶材100的焊接面和熔化后的所述铟焊料101上，使它们的原子发生振动。这样，所述靶材100的焊接面的表面能量提高，并且所述靶材100的焊接面上的原子和熔融后的所述铟焊料101的原子发生振动，使得它们能够更好的相互扩散进入对方，达到表面浸润的效果。此外，超声波震动能够将铟焊料101中的氧化物清理出来，减少焊接过程中的杂质。

但是本发明对是否利用超声波处理所述靶材100不做限制，对利用超声波处理所述靶材100的次数也不做限制，可以进行一到三次利用超声波处理所述靶材100的步骤。

还需要说明的是，本发明对背板200的焊接面表面浸润处理和靶材100的焊接面表面浸润处理的先后顺序不做限制，可以先后进行，或者同时进行，即对步骤S2和步骤S3的顺序不做限制。

还需要说明的是，在其他实施例中，在对背板200和靶材100的焊接面表面浸润处理过程中，还可以将固态的铟焊料放置于背板200或靶材100上，然后加热所述背板200或靶材100，以使固态的铟焊料熔融。

参考图5，执行步骤S4，将完成表面浸润处理后的所述靶材100的焊接面与所述背板200的焊接面焊接在一起。

本实施例中，利用所述铟焊料101将所述靶材100的焊接面与所述背板200的焊接面焊接在一起，可以通过将所述靶材100的焊接面向下扣在所述背板200的焊接面上的方式，或者将所述背板焊接面向下扣在所述靶材100上的方式，使得所述靶材100的焊接面与所述背板200的焊接面焊接在一起。

在将所述靶材100的焊接面至所述背板200的焊接面之后，对它们施加压力，使得焊接更加牢固。

由于在实施例中，铟焊料101与靶材100的焊接面能够充分浸润，在将靶材100与背板200的焊接面焊接之后，靶材100与背板200的焊接面结合性较强，不容易产生缺陷，并且通过实践证明，利用本发明所提供的靶材组件的制造方法，靶材与背板的拉伸力达到9.0-12MPa，表明本发明所提供的靶材组件的制造方法所制作的靶材组件焊接牢固，能够满足磁控溅射工艺对靶材的要求。

而且，在本实施例中，靶材100与背板200均采用铟焊料101浸润，在靶材100与背板200的焊接过程中，靶材100上的铟焊料101与背板200上的铟焊料101结合性能较强，铟焊料的总使用量较现有技术更少，将靶材100与背板200的焊接面焊接之后，不容易产生缺陷。本发明焊接方法没有引入其他焊料，不会降低铟焊料的纯度，回收的铟焊料可以全部再次使用，提高了铟焊料的回收纯度。

此外，靶材100与背板200均采用铟焊料101浸润，由于铟焊料101焊接工艺的温度较低，氧化较少，有利于降低焊接过程的能耗、节约成本，并提高焊接后靶材组件的质量。

以上所述仅为本发明的具体实施例，目的是为了使本领域技术人员更好的理解本发明的精神，然而本发明的保护范围并不以该具体实施例的具体描述为限定范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明精神的范围内，可以对本发明的具体实施例做修改，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供靶材和背板；

利用铟焊料对背板的焊接面进行表面浸润处理；

在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理；

将完成表面浸润处理后的所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面焊接在一起。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在靶材的焊接面涂布铟焊料，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦，以进行表面浸润处理的步骤包括：在靶材的焊接面涂布铟焊料之后，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦之前，加热所述靶材，使靶材上的铟焊料熔融。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，使靶材的焊接面的粗糙度达到1.6微米到2.4微米的范围。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，采用钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦二到八次。

5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述钢丝毛刷包括粗钢丝毛刷和细钢丝毛刷，粗钢丝毛刷的刷毛直径在0.1mm到0.3mm的范围内；细钢丝毛刷的刷毛直径在0.01mm到0.03mm的范围内；

采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，先采用粗钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦三到四次，再采用细钢丝毛刷将靶材的焊接面摩擦二到三次。

6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述靶材的焊接面为矩形，矩形的两边沿第一方向，另两边沿第二方向，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦的步骤中，使钢丝毛刷沿焊接面的第一方向往复摩擦，并且在往复摩擦的过程中使钢丝毛刷沿第二方向移动。

7.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，加热所述靶材的步骤包括：对所述靶材的加热温度控制于232℃～250℃之间。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在采用钢丝毛刷对靶材的焊接面进行摩擦之后，利用超声波处理所述靶材，使铟焊料进一步与靶材浸润。

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在利用超声波处理所述靶材的步骤中，采用超声波振荡器进行所述超声波处理，超声波振荡器的功率在6KW到10KW的范围内，输出频率在25Hz～35Hz的范围内。

10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在利用超声波处理所述靶材的步骤中，利用超声波处理所述靶材的时间在1到3分钟的范围内。

11.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，进行一到三次利用超声波处理所述靶材的步骤。