CN107584245B - 一种靶材的机械加工方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及靶材加工技术领域，具体而言，涉及一种靶材的机械加工方法及产品。本发明靶材的机械加工方法，采用盘刀，结合特定加工工艺及参数，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及靶材加工技术领域，具体而言，涉及一种靶材的机械加工方法及产品。
背景技术
溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。各种类型的溅射薄膜材料无论在半导体集成电路、记录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面都得到了广泛的应用。
溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等；亦可应用于玻璃镀膜领域；还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。
靶材需要进行机械加工，使其平面度、平行度及表面质量达到半导体产品生产的要求。相关技术中，在对尺寸较大且较薄的靶材进行加工时及容易出现变形和振动，造成靶材平面度、平行度及表面质量较差，影响后续半导体产品的生产。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种靶材的机械加工方法，能够有效克服现有技术加工方法容易造成靶材变形和振动，导致靶材平面度、平行度和表面质量差的问题。
本发明的第二目的在于提供一种采用所述的靶材的机械加工方法制备得到的靶材产品，所述的靶材产品平面度、平行度和表面质量优异。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种靶材的机械加工方法，采用盘刀对靶材进行机械加工，该方法包括如下步骤：
a.粗加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为3000-5000mm/min；
背吃刀量为0.3-0.5mm；
b.精铣外形：
主轴转速为2000-4000r/s；
给进量为3000-4000mm/min；
背吃刀量为0.4-0.6mm；
c.半精加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为3000-4000mm/min；
背吃刀量为0.1-0.3mm；
d.精加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为100-300mm/min；
背吃刀量为0.03-0.07mm。
本发明靶材的机械加工方法，采用盘刀，结合特定加工工艺及参数，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
可选地，所述靶材包括金属靶材、合金靶材和陶瓷靶材中的一种或多种，优选包括铝靶材中的一种或多种。
可选地，所述靶材的长度和/或直径为1米以上，优选为1.2米以上。
可选地，所述靶材的厚度为20mm以下，优选为厚度为12mm以下。
可选地，所述盘刀的直径为50-100mm，优选为80mm。
可选地，步骤a中，主轴转速为5000r/s。
可选地，步骤a中，给进量为4000mm/min。
可选地，步骤a中，背吃刀量为0.4mm。
可选地，步骤b中，主轴转速为3000r/s。
可选地，步骤b中，给进量为3500mm/min。
可选地，步骤b中，背吃刀量为0.5mm。
可选地，步骤c中，主轴转速为5000r/s。
可选地，步骤c中，给进量为3500mm/min。
可选地，步骤c中，背吃刀量为0.2mm。
可选地，步骤d中，主轴转速为5000r/s。
可选地，步骤d中，给进量为200mm/min。
可选地，步骤d中，背吃刀量为0.05mm。
可选地，所述盘刀采用金刚石刀片。
可选地，在靶材的机械加工过程中对靶材进行冷却。
可选地，采用冷却剂对靶材进行冷却。
可选地，所述冷却剂包括挥发性液体冷却剂中的一种或多种，优选包括乙醇。
可选地，在靶材的机械加工过程中，采用真空吸附方式对靶材进行装夹固定。
采用上述的一种靶材的机械加工方法制备得到的靶材产品。
本发明靶材产品平面度、平行度和表面质量优异。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明靶材的机械加工方法针对大尺寸、厚度薄的靶材，采用盘刀，结合特定加工工艺及参数，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的靶材的机械加工方法工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体实施方式提供了一种靶材的机械加工方法，采用盘刀对靶材进行机械加工，该方法包括如下步骤：
a.粗加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为3000-5000mm/min；
背吃刀量为0.3-0.5mm；
b.精铣外形：
主轴转速为2000-4000r/s；
给进量为3000-4000mm/min；
背吃刀量为0.4-0.6mm；
c.半精加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为3000-4000mm/min；
背吃刀量为0.1-0.3mm；
d.精加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为100-300mm/min；
背吃刀量为0.03-0.07mm。
靶材在加工时受到刀具切削的力作用时，为使其不变形，在材料内部产生与之相对抗的内应力，这两种力大小相等方向相反所以在加工过程中达到一种平衡。当加工完成后靶材所受到得刀具切削力消失，内部的平衡被打破产品内部产生与之抗衡的内应力发生不规则的释放变化导致产品发生不规则的变形，使平面度产生偏差。
而大尺寸、厚度薄的靶材在加工过程中，由于尺寸比较大,厚度薄,刀具在工件的表面加工时产生扭力,极易导致靶材振动,影响靶材的表面加工质量。
本发明靶材的机械加工方法针对大尺寸、厚度薄的靶材，采用盘刀，结合特定加工工艺及参数，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述靶材包括金属靶材、合金靶材和陶瓷靶材中的一种或多种，优选包括铝靶材中的一种或多种。
本发明具体实施方式中所采用的靶材为G4.5(代线)铝靶材，G4.5(代线)铝靶材是一种长方型金属靶材,尺寸为1130mmx1200mmx12mm。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述靶材的长度和/或直径为1米以上，优选为1.2米以上。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述靶材的厚度为20mm以下，优选为厚度为12mm以下。
本领域技术人员能够理解，本发明靶材的机械加工方法可用于各类规格的靶材加工，尤其是适用于大尺寸、厚度薄的靶材加工，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述盘刀的直径为50-100mm，优选为80mm。
采用特定规格的盘刀，结合本发明靶材的机械加工方法加工工艺及参数，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤a中，主轴转速为5000r/s。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤a中，给进量为4000mm/min。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤a中，背吃刀量为0.4mm。
采用特定主轴转速、给进量和背吃刀量，能够有效提高靶材的粗加工平面效果，有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，进一步提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤b中，主轴转速为3000r/s。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤b中，给进量为3500mm/min。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤b中，背吃刀量为0.5mm。
采用特定主轴转速、给进量和背吃刀量，能够有效提高靶材的精铣外形效果，有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，进一步提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤c中，主轴转速为5000r/s。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤c中，给进量为3500mm/min。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤c中，背吃刀量为0.2mm。
采用特定主轴转速、给进量和背吃刀量，能够有效提高靶材的半精加工平面效果，有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，进一步提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤d中，主轴转速为5000r/s。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤d中，给进量为200mm/min。
本发明一种优选的具体实施方式中，步骤d中，背吃刀量为0.05mm。
采用特定主轴转速、给进量和背吃刀量，能够有效提高靶材的精加工平面效果，有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，进一步提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述盘刀采用金刚石刀片。
本发明一种优选的具体实施方式中，在靶材的机械加工过程中对靶材进行冷却。
本发明一种优选的具体实施方式中，采用冷却剂对靶材进行冷却。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述冷却剂包括挥发性液体冷却剂中的一种或多种，优选包括乙醇。
挥发性液体冷却剂在于靶材接触时，除了能够起到冷却的作用，还能够起到润滑的效果，进一步提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
本发明一种优选的具体实施方式中，在靶材的机械加工过程中，采用真空吸附方式对靶材进行装夹固定。
采用上述的一种靶材的机械加工方法制备得到的靶材产品。
本发明靶材产品平面度、平行度和表面质量优异。
实施例1
一种靶材的机械加工方法，采用直径为50mm的盘刀对G4.5铝靶材(尺寸为1130mmx1200mmx12mm)进行机械加工，该方法包括如下步骤：
a.粗加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为4000r/s；
给进量为3000mm/min；
背吃刀量为0.3mm；
b.精铣外形：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为2000r/s；
给进量为3000mm/min；
背吃刀量为0.4mm；
c.半精加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为4000r/s；
给进量为3000mm/min；
背吃刀量为0.1mm；
d.精加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为4000r/s；
给进量为100mm/min；
背吃刀量为0.03mm。
实施例2
一种靶材的机械加工方法，采用直径为100mm的盘刀对G4.5铝靶材(尺寸为1130mmx1200mmx12mm)进行机械加工，该方法包括如下步骤：
a.粗加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为6000r/s；
给进量为5000mm/min；
背吃刀量为0.5mm；
b.精铣外形：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为4000r/s；
给进量为4000mm/min；
背吃刀量为0.6mm；
c.半精加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为6000r/s；
给进量为4000mm/min；
背吃刀量为0.3mm；
d.精加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为6000r/s；
给进量为300mm/min；
背吃刀量为0.07mm。
实施例3
一种靶材的机械加工方法，采用直径为80mm的盘刀对G4.5铝靶材(尺寸为1130mmx1200mmx12mm)进行机械加工，该方法包括如下步骤：
a.粗加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为5000r/s；
给进量为4000mm/min；
背吃刀量为0.4mm；
b.精铣外形：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为3000r/s；
给进量为3500mm/min；
背吃刀量为0.5mm；
c.半精加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为5000r/s；
给进量为3500mm/min；
背吃刀量为0.2mm；
d.精加工平面：
采用真空吸附装夹G4.5铝靶材，在加工过程中将无水乙醇均匀喷洒在G4.5铝靶材表面；
主轴转速为5000r/s；
给进量为200mm/min；
背吃刀量为0.05mm。
分别按照本发明实施例1-3所述的靶材的机械加工方法对G4.5铝靶材(尺寸为1130mmx1200mmx12mm)进行机械加工，其中所述G4.5铝靶材的加工后要求如表1所示：
表1本发明实施例1-3G4.5铝靶材的加工后要求
注：将溅射面朝上水平放置G4.5铝靶材，采用激光测距方式进行溅射面翘曲度检测，其中-3mm表示溅射面向下凹陷最大量为-3mm，1.5mm表示溅射面向上凸起最大量为1.5mm。
采用本发明实施例1-3所述的靶材的机械加工方法对G4.5铝靶材进行机械加工后，所得G4.5铝靶材检测结果如表2和表3所示：
表2本发明G4.5铝靶材溅射面翘曲度检测结果
表3本发明G4.5铝靶材溅射面粗糙度检测结果
通过表2和表3可以看出，采用本发明靶材的机械加工方法对G4.5铝靶材进行机械加工，所得G4.5铝靶材平面度、平行度以及表面质量能够满足实际加工设计要求，保证后续半导体产品的生产的顺利进行。
本发明靶材的机械加工方法针对大尺寸、厚度薄的靶材，采用盘刀，结合特定加工工艺及参数，能够有效避免靶材在加工过程中出现变形和振动的情况，有效提高所得靶材产品的平面度、平行度以及表面质量。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
Claims (17)
1.一种靶材的机械加工方法，其特征在于，采用盘刀对靶材进行机械加工，该方法包括如下步骤：
a.粗加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为3000-5000mm/min；
背吃刀量为0.3-0.5mm；
b.精铣外形：
主轴转速为2000-4000r/s；
给进量为3000-4000mm/min；
背吃刀量为0.4-0.6mm；
c.半精加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为3000-4000mm/min；
背吃刀量为0.1-0.3mm；
d.精加工平面：
主轴转速为4000-6000r/s；
给进量为100-300mm/min；
背吃刀量为0.03-0.07mm。
2.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述靶材包括金属靶材、合金靶材和陶瓷靶材中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述靶材选自铝靶材。
4.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述靶材的长度为1米以上。
5.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述靶材的直径为1米以上。
6.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述靶材的厚度为20mm以下。
7.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述盘刀的直径为50-100mm。
8.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，步骤a中，主轴转速为5000r/s；给进量为4000mm/min；背吃刀量为0.4mm。
9.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，步骤b中，主轴转速为3000r/s；给进量为3500mm/min；背吃刀量为0.5mm。
10.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，步骤c中，主轴转速为5000r/s；给进量为3500mm/min；背吃刀量为0.2mm。
11.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，步骤d中，主轴转速为5000r/s；给进量为200mm/min；背吃刀量为0.05mm。
12.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述盘刀采用金刚石刀片。
13.根据权利要求12所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，在靶材的机械加工过程中对靶材进行冷却。
14.根据权利要求13所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，采用冷却剂对靶材进行冷却。
15.根据权利要求14所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，所述冷却剂包括乙醇。
16.根据权利要求1所述的一种靶材的机械加工方法，其特征在于，在靶材的机械加工过程中，采用真空吸附方式对靶材进行装夹固定。
17.采用如权利要求1-16任一所述的一种靶材的机械加工方法制备得到的靶材产品。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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