CN107662083B - 靶材溅射面的加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种靶材溅射面的加工方法，包括：提供靶材，所述靶材具有待加工面；采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，以形成溅射面。本发明技术方案通过采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，从而形成溅射面。由于植绒砂纸的抛光效果较好，所以采用植绒砂纸进行抛光处理能够有效提高所形成溅射面的粗糙度以及表面纹路的均匀性，使所形成的靶材能够满足半导体靶材溅射的使用要求。

Description

靶材溅射面的加工方法
技术领域
本发明涉及靶材加工领域，特别涉及一种靶材溅射面的加工方法。
背景技术
磁控溅射是一种利用带电粒子轰击靶材，使靶材原子从表面溢出并均匀沉积在基片上的镀膜工艺。磁控溅射具有溅射率高、基片温度低、基片与膜层之间结合力好和优异的膜层均匀性等优势。磁控溅射技术已经被广泛应用于集成电路、信息存储设备、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等电子以及信息产业的制造过程中。
随着电子产业高速发展，如集成电路制造过程中，芯片基片尺寸不断提高，而电子器件尺寸不断减小，集成电路电子器件集成度随之提高，制造技术对磁控溅射技术的工艺要求越来越严格。
磁控溅射过程中所使用靶材的质量是影响磁控溅射镀膜质量的关键因素之一。所以对于溅射靶材的质量要求高于传统材料行业的质量要求。溅射靶材的一般质量要求主要包括对于尺寸、平整度、纯度、成分含量、密度，晶粒尺寸与缺陷控制等方面的要求；此外，在面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成分与组织均匀性、异物(氧化物)含量与尺寸、导磁率、超高密度与超细晶粒等方面，溅射靶材具有更高的质量要求或者特殊的质量要求。
但是现有技术所加工的靶材，存在溅射面粗糙度无法达到使用要求。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种靶材溅射面的加工方法，以使靶材溅射面的粗糙度达到使用要求。
为解决上述问题，本发明提供一种靶材溅射面的加工方法，包括：
提供靶材，所述靶材具有待加工面；采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，以形成溅射面。
可选的，提供靶材之后，抛光处理之前，所述加工方法还包括：对所述待加工面进行车削处理，所述待加工面上形成应力变形层；采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤包括：采用第一植绒砂纸对所述待加工面进行粗抛光处理，去除所述待加工面上的应力变形层，形成粗抛光面；采用第二植绒砂纸对所述粗抛光面进行半精抛光处理，形成半精抛光面；采用第三植绒砂纸对所述半精抛光面进行精抛光处理，形成溅射面；所述第二植绒砂纸的粗糙度小于所述第一植绒砂纸的粗糙度，且大于所述第三植绒砂纸的粗糙度。
可选的，粗抛光处理的步骤中，所述第一植绒砂纸的型号为120#或180#；半精抛光处理的步骤中，所述第二植绒砂纸的型号为320#或400#；精抛光处理的步骤中，所述第三植绒砂纸的型号为600#或800#。
可选的，提供靶材的步骤之后，所述加工方法还包括：将所述靶材固定于机床上；粗抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第一转速；半精抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第二转速；精抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第三转速；所述第二转速大于所述第一转速且小于所述第三转速。
可选的，粗抛光处理的步骤中，所述第一转速在400转/min到500转/min范围内；半精抛光处理的步骤中，所述第二转速在450转/min到550转/min范围内；精抛光处理的步骤中，所述第三转速在500转/min到600转/min范围内。
可选的，采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤包括：粗抛光处理的步骤中，所述第一植绒砂纸与所述待加工面之间的压强为第一压强；半精抛光处理的步骤中，所述第二植绒砂纸与所述粗抛光面之间的压强为第二压强；精抛光处理的步骤中，所述第三植绒砂纸与所述半精抛光面之间的压强为第三压强；所述第二压强小于所述第一压强且大于所述第三压强。
可选的，粗抛光处理的步骤中，所述第一压强在2.5kg/cm2到3.5kg/cm2范围内；半精抛光处理的步骤中，所述第二压强在1.5kg/cm2到2.5kg/cm2范围内；精抛光处理的步骤中，所述第三压强在0.5kg/cm2到1.5kg/cm2范围内。
可选的，粗抛光处理的步骤中，抛光时间在5min到6min范围内；半精抛光处理的步骤中，抛光时间在3min到4min范围内；精抛光处理的步骤中，抛光时间在2min到3min范围内。
可选的，采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤中，所述植绒砂纸从所述待加工面中心向外围移动。
可选的，采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤中，所述植绒砂纸从所述待加工面中心向外围匀速移动。
可选的，所述植绒砂纸包括与所述待加工面贴合的摩擦部以及与所述摩擦部相连的夹持部；所述夹持部与所述待加工面的夹角在35°到45°范围内。
可选的，提供靶材的步骤中，所述靶材的材料为钨。
可选的，形成溅射面的步骤中，所述溅射面的粗糙度小于0.4微米。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案通过采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，从而形成溅射面。由于植绒砂纸的抛光效果较好，所以采用植绒砂纸进行抛光处理能够有效提高所形成溅射面的粗糙度以及表面纹路的均匀性，使所形成的靶材能够满足半导体靶材溅射的使用要求。
附图说明
图1是本发明靶材溅射面加工方法一实施例的流程示意图；
图2是图1所示靶材溅射面加工方法实施例中靶材和植绒砂纸的结构示意图；
图3是图1所示靶材溅射面加工方法中步骤S200采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，以形成溅射面的流程示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中加工所形成靶材存在溅射面粗糙度无法达到使用要求的问题。现结合现有技术中靶材加工方法的过程分析其粗糙度无法达到使用要求问题的原因：
现有技术中，靶材在加工成型以后，需要进行车削，从而使靶材的大小和形状等达到设计要求。车削处理会使靶材表面形成刀痕，特别是靶材溅射面上的刀痕，会影响靶材在溅射工艺中的使用。
特别是对于硬度较高的靶材，例如钨钯，靶材在车削后的表面粗糙度较高，车削刀痕明显，难以在溅射工艺中使用。所以对于高硬度靶材在车削后需要对靶材溅射面进行抛光处理。
现有技术是采用磨机对靶材溅射面进行抛光的，通过百洁布或砂纸与靶材溅射面的摩擦而降低溅射面的表面粗糙度。但是通过磨机对溅射面进行抛光时，所采用百洁布和砂纸种类繁多，因此难以保证所形成溅射面的粗糙度以及表面纹路的均匀一致，所以难以使溅射面的表面粗糙度达到使用要求，所形成的靶材难以满足半导体靶材溅射的使用要求。
为解决所述技术问题，本发明提供一种靶材溅射面的加工方法，包括：
提供靶材，所述靶材具有待加工面；采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，以形成溅射面。
本发明技术方案通过采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，从而形成溅射面。由于植绒砂纸的抛光效果较好，所以采用植绒砂纸进行抛光处理能够有效提高所形成溅射面的粗糙度以及表面纹路的均匀性，使所形成的靶材能够满足半导体靶材溅射的使用要求。
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做详细的说明。
参考图1，示出了本发明靶材溅射面加工方法一实施例的流程示意图。
参考图2，示出了本发明靶材溅射面加工方法一实施例中靶材和植绒砂纸的结构示意图。
结合参考图1和图2，首先执行步骤S100，提供靶材100，所述靶材100具有待加工面101。
所述靶材100的形状为圆柱体。本实施例中，所述靶材的材料为钨。钨材料的化学活性较大，亲和力较强。室温下，钨呈脆性，成粉末状，而且硬度较高，切削性能较差。所以钨靶材在车削后表面非常粗糙，车削刀痕明显，无法满足溅射使用要求。
所述靶材100在加工过程中，待加工面上会形成氧化层，所以如图1所示，在提供靶材100之后，所述形成方法还包括：执行步骤S101，对所述待加工面101进行车削处理，以去除所述氧化层；在车削过程中，所述待加工面101上形成应力变形层。
由于车削过程是剪切和挤压并存的过程，所以车削过程会加大所述待加工面101内的残余应力，在所述待加工面101上形成应力变形层。所以所述靶材在进行溅射过程中，需要先将所述应力变形层去除以露出所述靶材内部晶体规则排列的靶材组织。所以应力变形层的存在会影响所形成靶材在溅射过程中预射时间的长短，影响溅射效率。
继续参考图1，结合参考图2，在提供靶材100之后，执行步骤S200，采用植绒砂纸200对所述待加工面101进行抛光处理，以形成溅射面。
所述抛光处理用于去除所述靶材100待加工面101上的刀痕，使所形成溅射面110的粗糙度达到使用要求，从而形成满足溅射使用要求的靶材。由于植绒砂纸的抛光效果较好，所以采用植绒砂纸对所述待加工面101进行抛光的做法，能够有效降低所形成溅射面的粗糙度，提高所形成溅射面上表面纹路的均匀性，使所形成的靶材能够满足半导体靶材溅射的使用要求。
需要说明的是，本实施例中，采用机床进行所述抛光处理。具体的，在进行抛光处理过程中，所述靶材100被固定于机床上，所述机床使靶材100以待加工面101的垂线为轴线进行旋转；当所述植绒砂纸200与所述靶材100的待加工面101表面相接触时，植绒砂纸200与所述待加工面101之间发生相对运动，从而对所述待加工面101进行抛光。
所以如图1所示，采用植绒砂纸200对所述待加工面101进行抛光之前，所述加工方法还包括：执行步骤S102，将所述靶材100固定于机床上。本实施例中，所述机床包括用于固定靶材100的卡盘，所以将所述靶材100固定于机床上的步骤包括：将所述靶材100固定于机床的卡盘上。
本实施例中，所述植绒砂纸200包括与所述待加工面101贴合的摩擦部210以及与所述摩擦部210相连的夹持部220，所述摩擦部210与所述待加工面101贴合以进行抛光；所述夹持部220用于固定所述植绒砂纸。具体的，所述夹持部220与所述待加工面的夹角α在35°到45°范围内，从而提高在抛光过程中，对所述植绒砂纸200的控制能力，提高抛光处理的工艺控制能力，有利于获得较好的抛光效果。
需要说明的是，本实施例中，采用植绒砂纸对所述待加工面101进行抛光处理的步骤中，所述植绒砂纸200从所述待加工面101中心向外围移动，从而提高所述待加工面101中心纹路的整齐程度。此外，为了提高所形成纹路的均匀性，在所述植绒砂纸200从所述待加工面101中心向外围移动的过程中，所述植绒砂纸200从所述待加工面101中心向外围匀速移动。
进行抛光处理的步骤中，植绒砂纸200粗糙度会影响所述抛光处理的抛光效率和抛光效果。植绒砂纸200粗糙度越大，抛光效率越高，但是所形成溅射面的粗糙度越大；植绒砂纸200粗糙度越小，所形成溅射面的粗糙度越低，但是抛光效率越低。所以本实施例中，采用植绒砂纸200对所述待加工面101进行抛光处理的步骤中，采用粗糙度依次降低的植绒砂纸200对所述待加工面101进行抛光处理。
参考图3，示出了图1所示靶材溅射面加工方法中步骤S200采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，以形成溅射面的流程示意图。
如图3所示，步骤S210，采用第一植绒砂纸对所述待加工面进行粗抛光处理，去除所述应力变形层，形成粗抛光面。
由于应力变形层的存在会影响所形成靶材在溅射过程中预射时间的长短，影响溅射效率，所以所述粗抛光处理用于去除所述应力变形层，形成粗抛光面。此外，车削过程中，车刀会在所述待加工面上形成深浅不一的刀痕，所以所述粗抛光处理还能够去除所述待加工面上较深的刀痕，以降低所形成粗抛光面的粗糙度。所以在目视纹路均匀，无较深车刀痕，无乱痕、无明显划伤时，所述粗抛光处理停止。
需要说明的是，在粗抛光处理的步骤中，如果所述第一植绒砂纸的粗糙度过大，则难以在粗抛光的过程中降低所形成粗抛光面的粗糙度；如果所述第一植绒砂纸的粗糙度过小，则会影响去除所述应力变形层的效率，影响生产效率。本实施例中，所述第一植绒砂纸的型号为120#或180#。
在粗抛光处理过程中，所述机床以第一转速转动，也就是说，所述待加工面的转速为第一转速。如果所述机床转速过大，抛光过程中的温度会上升，可能会对靶材待加工面内的原子排列造成影响，影响所形成靶材的质量；如果所述机床转速过小，会造成抛光效率低下的问题，而且所述机床转速过小时，还会使所形成粗抛光面上纹路均匀性降低。本实施例中，所述第一转速在400转/min到500转/min范围内。
为了使所述第一植绒砂纸与所述待加工面发生摩擦而进行抛光，所以在粗抛光处理的过程中，所述第一植绒砂纸与所述待加工面之间发生挤压。具体的，粗抛光处理的步骤中，所述第一植绒砂纸与所述待加工面之间的压强为第一压强。
如果所述第一压强太大，则会加大所述待加工面的残余应力，增大所述应力变形层的厚度；如果所述第一压强太小，则在加工过程中容易出现打滑现象。本实施例中，所述第一压强在2.5kg/cm2到3.5kg/cm2范围内。
此外，如果粗抛光时间太短，则无法去除应力变形层，无法去除较深车刀痕；如果粗抛光时间太长，则容易造成材料浪费。具体的，本实施例中，粗抛光处理的步骤中，抛光时间在5min到6min范围内。
接着执行步骤S220，采用第二植绒砂纸对所述粗抛光面进行半精抛光处理，形成半精抛光面。
需要说明的是，本实施例中，粗抛光处理之后，半精抛光处理之前，所述加工方法还包括：对所述粗抛光面进行应力层检测。
所述半精抛光处理用于去除所述粗抛光面上较浅的车刀痕，以降低所述半精抛光面的粗糙度，因此所述第二植绒砂纸的粗糙度小于所述第一植绒砂纸的粗糙度。具体的，本实施例中，半精抛光处理的步骤中，所述第二植绒砂纸的型号为320#或400#。
在半精抛光过程中，所述机床的转速为第二转速，所述第二植绒砂纸与所述粗抛光面之间的压强为第二压强。所述第二转速的高低和所述第二压强的大小都会影响到所述半精抛光处理的效率和所形成半精抛光面的粗糙度：第二转速太低，会降低半精抛光处理的效率；第二转速太高，会升高所述靶材的温度；第二压强太小，可能出现打滑的问题，也会降低抛光效率；第二压强太大，则难以保证所形成半精抛光面上纹路的均匀性。
具体的，所述第二转速大于所述第一转速，所述第二压强大于所述第一压强。本实施例中，所述第二转速在450转/min到550转/min范围内，所述第二压强在1.5kg/cm2到2.5kg/cm2范围内。
所述半精抛光处理在所述粗抛光面上浅刀纹去除，目视纹路均匀，无乱痕的情况下停止。本实施例中，半精抛光处理的步骤中，抛光时间在3min到4min范围内。
继续参考图3，执行步骤S230，采用第三植绒砂纸对所述半精抛光面进行精抛光处理，形成溅射面。
所述精抛光处理用于降低所述半精抛光面的粗糙度形成溅射面，使所述靶材达到溅射工艺的使用要求。本实施例中，所述靶材为钨钯。所以根据所述钨钯的使用要求，所形成溅射面的粗糙度小于0.4微米。
所以所述第三植绒砂纸的粗糙度小于所述第二植绒砂纸的粗糙度。也就是说，所述第二植绒砂纸的粗糙度小于所述第一植绒砂纸的粗糙度，且大于所述第三植绒砂纸的粗糙度。具体的，本实施例中，精抛光处理的步骤中，所述第三植绒砂纸的型号为600#或800#。
此外，为了降低所述半精抛光面的粗糙度，形成达到使用要求的溅射面，所述精抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第三转速，所述第三植绒砂纸与所述半精抛光面之间的压强为第三压强，并且所述第三转速大于所述第二转速，所述第三压强小于所述第二压强。也就是说，所述第二转速大于所述第一转速且小于所述第三转速，所述第二压强小于所述第一压强且大于所述第三压强。具体的，本实施例中，精抛光处理的步骤中，所述第三转速在500转/min到600转/min范围内，所述第三压强在0.5kg/cm2到1.5kg/cm2范围内
所述精抛光处理在所形成的溅射面目视纹路均匀、细腻，表面色泽光亮，无污渍、黑点的情况下停止。具体的，本实施例中，精抛光处理的步骤中，抛光时间在2min到3min范围内。
综上，本发明技术方案通过采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，从而形成溅射面。由于植绒砂纸的抛光效果较好，所以采用植绒砂纸进行抛光处理能够有效提高所形成溅射面的粗糙度以及表面纹路的均匀性，使所形成的靶材能够满足半导体靶材溅射的使用要求。
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)

1.一种靶材溅射面的加工方法，其特征在于，包括：
提供靶材，所述靶材具有待加工面；
采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理，以形成溅射面；所述植绒砂纸包括与所述待加工面贴合的摩擦部以及与所述摩擦部相连的夹持部，所述夹持部与所述待加工面的夹角在35°到45°范围内；
提供靶材之后，抛光处理之前，所述加工方法还包括：对所述待加工面进行车削处理，所述待加工面上形成应力变形层；
采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤包括：
采用第一植绒砂纸对所述待加工面进行粗抛光处理，去除所述待加工面上的应力变形层，形成粗抛光面；
采用第二植绒砂纸对所述粗抛光面进行半精抛光处理，形成半精抛光面；
采用第三植绒砂纸对所述半精抛光面进行精抛光处理，形成溅射面；
所述第二植绒砂纸的粗糙度小于所述第一植绒砂纸的粗糙度，且大于所述第三植绒砂纸的粗糙度；
提供靶材的步骤之后，所述加工方法还包括：将所述靶材固定于机床上；
粗抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第一转速；
半精抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第二转速；
精抛光处理的步骤中，所述机床的转速为第三转速；
所述第二转速大于所述第一转速且小于所述第三转速。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，粗抛光处理的步骤中，所述第一植绒砂纸的型号为120#或180#；半精抛光处理的步骤中，所述第二植绒砂纸的型号为320#或400#；精抛光处理的步骤中，所述第三植绒砂纸的型号为600#或800#。
3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，粗抛光处理的步骤中，所述第一转速在400转/min到500转/min范围内；半精抛光处理的步骤中，所述第二转速在450转/min到550转/min范围内；精抛光处理的步骤中，所述第三转速在500转/min到600转/min范围内。
4.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤包括：
粗抛光处理的步骤中，所述第一植绒砂纸与所述待加工面之间的压强为第一压强；
半精抛光处理的步骤中，所述第二植绒砂纸与所述粗抛光面之间的压强为第二压强；
精抛光处理的步骤中，所述第三植绒砂纸与所述半精抛光面之间的压强为第三压强；
所述第二压强小于所述第一压强且大于所述第三压强。
5.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于，粗抛光处理的步骤中，所述第一压强在2.5kg/cm2到3.5kg/cm2范围内；半精抛光处理的步骤中，所述第二压强在1.5kg/cm2到2.5kg/cm2范围内；精抛光处理的步骤中，所述第三压强在0.5kg/cm2到1.5kg/cm2范围内。
6.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，粗抛光处理的步骤中，抛光时间在5min到6min范围内；半精抛光处理的步骤中，抛光时间在3min到4min范围内；精抛光处理的步骤中，抛光时间在2min到3min范围内。
7.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤中，所述植绒砂纸从所述待加工面中心向外围移动。
8.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用植绒砂纸对所述待加工面进行抛光处理的步骤中，所述植绒砂纸从所述待加工面中心向外围匀速移动。
9.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，提供靶材的步骤中，所述靶材的材料为钨。
10.如权利要求9所述的加工方法，其特征在于，形成溅射面的步骤中，所述溅射面的粗糙度小于0.4微米。
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