CN108067723A - 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：提供靶坯、连接层和背板，靶坯与连接层的材料间扩散能力大于靶坯与背板的材料间扩散能力，且背板与连接层的材料间扩散能力大于靶坯与背板的材料间扩散能力；将靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件，连接层位于靶坯和背板之间且分别与靶坯和背板相接触；将初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。连接层与靶坯、背板均具有良好的扩散焊接效果，因此本发明可以提高靶坯和背板的焊接结合率，使焊接结合率达到99.9％以上，使所形成靶材组件满足半导体溅射靶材使用要求。

Description

靶材组件的制造方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材组件的制造方法。

背景技术

溅射技术是靶材溅射领域的常用工艺之一，随着溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用。

在溅射靶材制造领域中，靶材组件是由符合溅射性能的靶坯、与靶坯通过焊接相结合的背板构成，而在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。例如：靶材组件所处的环境温度较高，另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，而另一侧则处于高真空环境下，因此在靶材组件的相对两侧形成巨大的压力差；再者，靶材组件处在高压电场、磁场中，会受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶坯与背板之间的结合率较低，将导致靶坯在受热条件下发生形变、开裂，使得溅射无法达到溅射均匀的效果，严重时，靶坯还会脱落于背板，可能对溅射机台造成损伤。因此为了确保薄膜质量的稳定性以及靶材组件的质量，对靶坯和背板的焊接结合率的要求越来越高。

但是现有技术制成的靶材组件质量和性能较低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种靶材组件的制造方法，以提高靶材组件的质量和良率。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法，包括：提供靶坯、连接层和背板，所述靶坯与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，且所述背板与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力；将所述靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件，在所述初始组件中，所述连接层位于所述靶坯和所述背板之间且分别与所述靶坯和背板相接触；将初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。

可选的，所述靶坯为含铝靶坯或含钽靶坯。

可选的，所述靶坯的材料为铝或铝铜合金。

可选的，所述连接层的材料为钛。

可选的，所述连接层的材料为TA2工业钛。

可选的，所述连接层的厚度为2毫米至3毫米。

可选的，所述背板的材料为铜、铝或钛。

可选的，所述扩散焊接的步骤包括：包套焊接、脱气、加热和热等静压工艺。

可选的，所述加热步骤中，工艺温度为300℃至400℃，工艺时间为2小时至3小时。

可选的，所述热等静压工艺中，工艺温度为400℃至600℃，环境压强为100MPa至150MPa，在所述工艺温度和环境压强下的工艺时间为3小时至5小时。

可选的，所述脱气步骤包括：将所述初始组件置于包套后，对所述包套进行抽真空以形成真空包套，抽真空后所述真空包套内的真空度至少为2E-3Pa，且在所述热等静压工艺过程中使所述真空包套保持密封状态。

可选的，所述靶坯的待焊接面为第一焊接面，所述背板的待焊接面为第二焊接面，与所述第一焊接面相接触的连接层表面为第三焊接面，与所述第二焊接面相接触的连接层表面为第四焊接面；将所述靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件之前，所述制造方法还包括：对所述第一焊接面、第二焊接面、第三焊接面和第四焊接面进行抛光工艺；对抛光工艺后的所述靶坯、背板和连接层进行超声波清洗工艺；超声波清洗工艺后，真空干燥所述靶坯、背板和连接层。

可选的，抛光工艺后，所述第一焊接面、第二焊接面、第三焊接面和第四焊接面的表面粗糙度为3微米至3.4微米。

可选的，所述超声波清洗工艺所采用的清洗液为异丙醇溶液或酒精，所述超声波清洗工艺的工艺时间为5分钟至10分钟。

可选的，所述真空干燥的工艺时间为30分钟至60分钟。

可选的，对所述连接层的第三焊接面和第四焊接面进行抛光工艺后，对抛光工艺后的所述连接层进行超声波清洗工艺之前，所述制造方法还包括：对所述连接层进行预清洗处理。

可选的，所述预清洗处理所采用的清洗溶液为氢氟酸与硝酸的混合溶液，所述预清洗处理的工艺时间为10分钟至20分钟。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明在靶坯与背板之间加入连接层，所述靶坯与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，且所述背板与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，即所述连接层与所述靶坯、背板均具有良好的扩散焊接效果；因此相比直接将所述靶坯和背板相接触以实现扩散焊接的方案，本发明可以提高所述靶坯和背板的焊接结合率，使所述靶坯和背板的焊接结合率达到99.9％以上，提高了所述靶材组件的成品率，从而提高了所形成靶材组件的质量和良率，使所形成靶材组件满足半导体溅射靶材使用要求。

可选方案中，本发明所述扩散焊接步骤包括热等静压工艺，通过所述热等静压工艺可将所形成靶材组件的焊接强度提升至50MPa至100MPa，从而提高了所形成靶材组件的质量和良率，有利于使所形成靶材组件满足半导体溅射靶材使用要求。

附图说明

图1是本发明靶材组件的制造方法一实施例的流程示意图；

图2是图1所示实施例中步骤S1中靶坯的结构示意图；

图3是图1所示实施例中步骤S1中连接层的结构示意图；

图4是图1所示实施例中步骤S1中背板的结构示意图；

图5是图1所示实施例中步骤S2所对应的结构示意图；

图6是图1所示实施例中步骤S3所对应的流程示意图；

图7至图9是图6中各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术制成的靶材组件质量和性能较低。分析其原因在于：

目前靶材溅射领域中，主要采用扩散焊接的方式，将含铝靶坯和铜背板进行贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散以实现所述含铝靶坯和铜背板的焊接结合，形成靶材组件。

但是，铝材料和铜材料之间的扩散性能较差，因此采用目前的扩散焊接方式形成靶材组件后，所述靶材组件的焊接抗拉强度较低，所述含铝靶坯和铜背板容易发生脱焊，从而导致所形成的靶材组件难以满足溅射性能需求。

为了解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法，包括：提供靶坯、连接层和背板，所述靶坯与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，且所述背板与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力；将所述靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件，在所述初始组件中，所述连接层位于所述靶坯和所述背板之间且分别与所述靶坯和背板相接触；将初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。

本发明在靶坯与背板之间加入连接层，所述靶坯与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，且所述背板与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，即所述连接层与所述靶坯、背板均具有良好的扩散焊接效果；因此相比直接将所述靶坯和背板相接触以实现扩散焊接的方案，本发明可以提高所述靶坯和背板的焊接结合率，使所述靶坯和背板的焊接结合率达到99.9％以上，提高了所述靶材组件的成品率，从而提高了所形成靶材组件的质量和良率，使所形成靶材组件满足半导体溅射靶材使用要求。

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，图1是本发明靶材组件的制造方法一实施例的流程示意图，本实施例靶材组件的制造方法包括以下基本步骤：

步骤S1：提供靶坯、连接层和背板，所述靶坯与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，且所述背板与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力；

步骤S2：将所述靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件，在所述初始组件中，所述连接层位于所述靶坯和所述背板之间且分别与所述靶坯和背板相接触；

步骤S3：将初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。

为了更好地说明本发明实施例的靶材组件的制造方法，下面将结合参考图2至图9，对本发明的具体实施例做进一步的描述。

结合参考图1至图4，执行步骤S1，提供靶坯100(如图2所示)、连接层200(如图3所示)和背板300(如图4所示)，所述靶坯100与所述连接层200的材料间扩散能力大于所述靶坯100与所述背板300的材料间扩散能力，且所述背板300与所述连接层200的材料间扩散能力大于所述靶坯100与所述背板300的材料间扩散能力。

本实施例中，所述靶坯100的待焊接面为第一焊接面101(如图2所示)，所述背板300的待焊接面为第二焊接面301(如图4所示)，与所述第一焊接面101相接触的连接层200表面为第三焊接面201(如图3所示)，与所述第二焊接面301相接触的连接层200表面为第四焊接面202(如图3所示)。

所述靶坯100可以为含铝靶坯或含钽靶坯。本实施例中，所述靶坯100为含铝靶坯。具体地，所述靶坯100的材料为铝铜合金。铝铜合金材料具有较高的机械强度，且耐热性能和加工性能较好，因此有利于提高所形成靶材组件的性能和质量。在其他实施例中，所述含铝靶坯的材料还可以为铝。

所述靶坯100的形状可根据应用环境以及溅射要求呈圆形、矩形、环形、圆锥形或其他任意规则形状或不规则形状。在本实施例中，所述靶坯100的形状为圆形。相应的，所述背板300的形状为圆形，所述连接层200的形状也为圆形。

所述背板300的硬度较高，用于在所形成的靶材组件中起到支撑作用；且所述背板300具有良好的导电性，以满足所形成靶材组件的导电率需求。本实施例中，所述背板300的材料为铜。在其他实施例中，所述背板的材料还可以为铝或钛。

本实施例中，所述背板300内具有一凹槽310，所述凹槽310的底部表面为所述第二焊接面301。其中，所述凹槽310的尺寸、形貌与所述靶坯100和连接层200的尺寸、形貌相匹配；后续步骤包括将所述靶坯100、连接层200和背板300进行装配形成初始组件，在装配过程中，所述靶坯100和连接层200嵌入所述凹槽310中，所述凹槽310不仅可以便于所述靶坯100、连接层200和背板300的装配，所述凹槽310还用于对所述靶坯100和连接层200进行限位和固定，防止所述靶坯100和连接层200在平行于所述第二焊接面301的方向上发生移动，有利于提高所述第二焊接面301与第四焊接面202、所述第三焊接面201和第一焊接面101的对准精度，还有利于增强所述靶坯100、连接层200和背板300之间的焊接效果。相应的，所述凹槽310的横截面形状为圆形。

在其他实施例中，还可以为：所述背板表面与所述第一焊接面为同一平面，即所述背板内未设有凹槽。

所述靶坯100与所述连接层200的材料间扩散能力大于所述靶坯100与所述背板300的材料间扩散能力，且所述背板300与所述连接层200的材料间扩散能力大于所述靶坯100与所述背板300的材料间扩散能力。因此，后续通过将所述连接层200置于所述靶坯100和所述背板300之间以进行扩散焊接工艺时，有利于提高所形成靶材组件的焊接结合率。

本实施例中，所述连接层200的材料为钛。钛材料与铝材料之间的扩散性能较高，且钛材料与铜材料之间的扩散性能也较高，因此材料为钛的所述连接层200可作为实现所述靶坯100与背板300焊接结合的中间介质，从而提高所述靶坯100与背板300的焊接结合率。

具体地，综合考虑所述连接层200的耐腐蚀性和强度，所述连接层200的材料为TA2工业钛。其中，TA2是工业钛按杂质含量区分的牌号，相应的，所述连接层200中钛的含量大于98％。

需要说明的是，所述连接层200的厚度不宜过小，也不宜过大。当所述连接层200的厚度过小时，容易导致所述连接层200的强度过小，且在后续扩散焊接时，所述连接层200的厚度不足以使所述连接层200同时与所述靶坯100和背板300实现焊接结合，容易出现所述连接层200与所述靶坯100、背板300焊接结合率较差的问题，从而容易导致扩散焊接效果以及所形成靶材组件的良率下降；当所述连接层200的厚度过大时，相应的，所述靶坯100和背板300的间距也过大，容易导致所形成靶材组件的导电性和导热性变差，还容易导致所形成靶材组件的溅射性能下降。为此，本实施例中，所述连接层200的厚度为2毫米至3毫米。

结合参考图1和图5，执行步骤S2，将所述靶坯100、连接层200和背板300进行装配形成初始组件400，在所述初始组件400中，所述连接层200位于所述靶坯100和所述背板300之间且分别与所述靶坯100和背板300相接触。

具体地，形成所述初始组件400的步骤包括：使所述靶坯100和连接层200嵌入至所述背板300的凹槽310(如图4所示)内，且将所述第一焊接面101(如图2所示)与所述第三焊接面201(如图3所示)相对设置并贴合，将所述第二焊接面301(如图4所示)与所述第四焊接面202(如图3所示)相对设置并贴合。

需要说明的是，所述第一焊接面101和第三焊接面201的质量影响后续所述靶坯100和连接层200的焊接结合率，所述第二焊接面301和第四焊接面202的质量影响后续所述背板300和连接层200的焊接结合率；因此，提高所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202的质量，可以为后续进行扩散焊接工艺提供良好的界面态，从而有利于提高焊接结合率。

所以，本实施例中，将所述靶坯100、连接层200和背板300进行装配形成初始组件400之前，所述制造方法还包括：对所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202进行抛光工艺；对抛光工艺后的所述靶坯100、背板300和连接层200进行超声波清洗工艺；超声波清洗工艺后，真空干燥所述靶坯100、背板300和连接层200。

通过对所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202进行抛光工艺，以增加所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202的表面平整度，从而有利于增加后续所述第一焊接面101与所述第三焊接面201、所述第二焊接面301与所述第四焊接面202的接触效果，进而有利于提高所述扩散焊接工艺的焊接结合率。

本实施例中，采用型号为320#的砂纸对所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202进行抛光工艺。抛光工艺后，所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202的表面粗糙度可达到3微米至3.4微米。在其他实施例中，还可以采用砂带对所述第一焊接面、第二焊接面、第三焊接面和第四焊接面进行所述抛光工艺。

为了确保所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202的洁净度，完成所述抛光工艺后，对所述靶坯100、背板300和连接层200进行超声波清洗工艺。

本实施例中，所述超声波清洗工艺所采用的清洗液为异丙醇溶液(IPA)或酒精。通过所述超声波清洗工艺，可以去除所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202上的灰尘、颗粒或水渍。

需要说明的是，所述超声波清洗工艺的工艺时间不宜过短，也不宜过长。如果工艺时间过短，则容易导致清洗效果不佳，即去除所述第一焊接面101、第二焊接面301、第三焊接面201和第四焊接面202上灰尘、颗粒或水渍的效果较差，从而容易导致后续所述第一焊接面101和第三焊接面201、所述第二焊接面301和第四焊接面202的焊接结合率下降；如果工艺时间过长，所述靶坯100、背板300和连接层200处于清洗溶液中的时间过长，容易增加工艺风险。为此，本实施例中，所述超声波清洗工艺的工艺时间为5分钟至10分钟。

为了避免所述靶坯100、背板300和连接层200发生氧化，尤其是易氧化的背板300，本实施例中，完成所述超声波清洗工艺后，真空干燥所述靶坯100、背板300和连接层200。

具体地，采用真空干燥箱对所述靶坯100、背板300和连接层200进行真空干燥，所述真空干燥箱中的真空度至少为1E-2Pa。

所述真空干燥工艺的温度和工艺时间需合理设定且相互配合，从而在保证具有较好干燥效果的同时，提高制造效率。

所述真空干燥工艺的温度不宜过低，也不宜过高。如果温度过低，相应实现干燥效果所需的工艺时间较长，从而降低制造效率；如果温度过高，则容易对所述铝靶坯100、背板300和连接层200的性能产生不良影响。为此，本实施例中，所述真空干燥工艺的温度为60℃至80℃。

相应的，在所述温度下的工艺时间不宜过短，也不宜过长。如果工艺时间过短，则容易导致对所述靶坯100、背板300和连接层200的干燥效果较差；如果工艺时间过长，在实现干燥效果后反而浪费工艺时间，且容易增加工艺风险。为此，本实施例中，在所述温度下的工艺时间为30分钟至60分钟。

还需要说明的是，钛材料的连接层200在前述抛光工艺过程中容易产生大量的热，从而导致所述抛光工艺过程中产生的氧化物或粉尘颗粒粘附在所述连接层200表面上，所述氧化物或粉尘颗粒难以在前述超声波清洗工艺中被去除，因此对所述连接层200的第三焊接面201和第四焊接面202进行抛光工艺后，对抛光工艺后的所述连接层200进行超声波清洗工艺之前，所述制造方法还包括：对所述连接层200进行预清洗处理。

本实施例中，为了去除氧化物或粉尘颗粒，采用酸洗的方式对所述连接层200进行预清洗处理。具体地，所述预清洗处理所采用的清洗溶液为氢氟酸与硝酸的混合溶液，其中，在所述混合溶液中，氢氟酸的质量百分比含量为2％至2.5％，硝酸的质量百分比含量为18％至20％。

所述预清洗处理的工艺时间不宜过短，也不宜过长。如果工艺时间过短，则清洗效果较差，即去除氧化物或粉尘颗粒的效果较差，从而容易导致后续所述第三焊接面201与所述第一焊接面101、所述第四焊接面202与所述第二焊接面301的焊接结合率下降；如果工艺时间过长，所述靶坯100、背板300和连接层200处于清洗溶液中的时间过长，容易增加工艺风险。为此，本实施例中，所述预清洗处理的工艺时间为10分钟至20分钟。

结合参考图6至图9，执行步骤S3，将初始组件400(如图7所示)进行扩散焊接，形成靶材组件700(如图9所示)。

本实施例中，采用扩散焊接的方式使所述靶坯100、连接层200和背板300实现结合以形成靶材组件700。具体地，所述扩散焊接的步骤包括包套焊接、脱气、加热和热等静压工艺。

以下将结合附图，对所述扩散焊接的步骤做详细说明。

结合参考图6和图7，执行步骤S31，将所述初始组件400(如图7所示)装入包套600(如图7所示)内，对装有所述初始组件400的所述包套600进行抽真空以形成真空包套600'。

所述真空包套600'为后续工艺提供真空环境。

本实施例中，将所述初始组件400装入包套600后，对装有所述初始组件400的所述包套600进行抽真空之前，所述制造方法还包括：封死所述包套600，在所述包套600引出一个脱气管604(如图7所示)，并通过所述脱气管604对所述包套600进行抽真空，以形成所述真空包套600'。

本实施例中，所述包套600包括包套薄壁602、包套下盖板601和包套上盖板603；所述包套600通过焊接成型。且所述包套600的强度较大，可以防止在后续工艺的受热受压条件下发生形变或开裂等问题。

具体地，通过氩弧焊接的方式先将所述包套薄壁602和包套下盖板601进行焊接，然后将装配好的所述初始组件400装入未焊接所述包套上盖板603的包套600内，盖上包套上盖板603后再通过氩弧焊接的方式将所述上盖板603焊接至所述包套薄壁602的上表面，使所述包套600被封死。

本实施例中，所述脱气的步骤包括：将所述初始组件400置于所述包套600内后，对所述包套600进行抽真空以形成真空包套600'，抽真空后所述真空包套600'内的真空度至少为2E-3Pa，且在后续热等静压工艺过程中使所述真空包套600'保持密封状态。

具体地，所述包套600引出一个脱气管604，将所述脱气管604与真空设备相连，将装有所述初始组件400的包套600放置在加热炉中，开启真空设备对所述包套600抽真空形成真空包套600'，且使所述真空包套600'内的真空度达到2E-3Pa。

继续结合参考图6和图7，执行步骤S32，对所述真空包套600'进行加热并保温，完成初次扩散焊接。

本实施例中，当所述真空包套600'内的真空度达到2E-3Pa时，启动加热炉对所述真空包套600'进行加热；将所述真空包套600'由室温加热至300℃至400℃后，在所述温度下保温2小时至3小时，完成初次扩散焊接，使所述靶坯100和连接层200的扩散界面、所述连接层200和背板300的扩散界面完成初步扩散结合，，也就是说，使所述第一焊接面101(如图2所示)和第三焊接面201(如图3示)、所述第四焊接面202(如图3所示)和第二焊接面301(如图4所示)完成初步扩散结合。

在加热炉升温及保温过程中，真空设备一直处于开启状态，从而使所述真空包套600'内的真空度始终至少维持在2E-3Pa；保温结束后，从加热炉中取出所述真空包套600'，在继续保持其内部真空的状态下封闭所述脱气管604，使所述真空包套600'内部形成一个密闭的真空环境。

结合参考图6和图8，执行步骤S33，对所述初始组件400进行热等静压工艺。

本实施例中，完成初次扩散焊接后，将装有所述初始组件400且闭气好的所述真空包套600'放置于热等静压炉中，先进行升温升压，使工艺温度达到400℃至600℃、环境压强达到100MPa至150MPa，也就是说，使所述真空包套600'受到来自各向均等且全方位的100MPa至150MPa的气体压力；在升温升压步骤之后，在所述工艺温度和环境压强下保温3小时至5小时。

本实施例中，将工艺温度、环境压强和保温时间做了优化的搭配。

当所述工艺温度低于400℃时，由于温度不够，导致所述靶坯100和连接层200的材料难以获得足够的扩散激活能、所述连接层200和背板300的材料难以获得足够的扩散激活能，从而导致所述第一焊接面101(如图2所示)和第三焊接面201(如图3所示)、所述第四焊接面202(如图3所示)和第二焊接面301(如图4所示)难以彻底地进行扩散结合，进而导致焊接结合率的下降；当所述工艺温度高于600℃时，过高的工艺温度使所述真空包套600'处于恶劣的环境中，容易引起所述真空包套600'发生形变或开裂，更甚者可能会导致所述真空包套600'熔化或者导致所述真空包套600'与所述靶坯100、背板300或连接层200发生反应，引起所形成靶材组件的报废。

当所述环境压强小于100MPa时，由于在所述真空包套600'上施加的力不够大，导致所述第一焊接面101和第三焊接面201、所述第四焊接面202和第二焊接面301难以彻底地进行扩散结合，从而导致后续所形成的靶材组件容易发生脱焊问题；当所述环境压强大于150MPa时，对于已经达到最好扩散结合效果的所述初始组件400，难以进一步扩散结合，再提高环境压强已经没有意义，反而浪费能源，甚至过高的环境压强可能会导致所述真空包套600'发生形变或开裂。

当所述保温时间少于3小时时，由于在适当温度和压强下施加压力的时间不够长，导致所述第一焊接面101和第三焊接面201、所述第四焊接面202和第二焊接面301难以彻底地进行扩散结合，从而导致后续所形成的靶材组件容易发生脱焊问题；当保温时间多于5小时时，对于已经达到最好扩散结合效果的所述初始组件400，难以进一步扩散结合，再增加保温时间反而浪费能源、降低靶材组件的制造效率。

需要说明的是，为了提高所述靶坯100、连接层200和背板300之间扩散焊接结合的效果，本实施例在升温升压过程中，将升温速率和升压速率控制在合理范围内。

当热等静压炉内的升温速率过高时，热等静压炉内的炉温不容易扩散，导致所述热等静压炉内的温度不均匀，产生炉温偏差，影响所述靶坯100、连接层200和背板300之间扩散焊接结合的效果；当热等静压炉内的升温速率过低时，升温时间过长，造成工艺时间加长，从而导致制造效率降低、生产成本增加。因此本实施例中，以4摄氏度/分钟至5摄氏度/分钟的升温速率升温至300摄氏度至400摄氏度后，以2摄氏度/分钟至3摄氏度/分钟的升温速率继续升温至工艺温度。为了配合所述升温速率，以0.6兆帕/分钟至0.7兆帕/分钟的升压速率升压至80兆帕至100兆帕后，以0.4兆帕/分钟至0.5兆帕/分钟的升压速率继续升压至环境压强，从而使所述热等静压烧结工艺的工艺温度和环境压强几乎可以在同一时间达到设定值，从而更好地实现所述靶坯100、连接层200和背板300的焊接结合。

继续结合参考图6和图8，需要说明的是，完成所述热等静压工艺后，形成靶材组件700的步骤还包括：执行步骤S34，对所述真空包套600'(如图8所示)进行去压冷却。

本实施例中，所述初始组件400(如图8所示)完成热等静压工艺后，关闭热等静压炉，采用随炉冷却的方法使所述真空包套600'自然去压并冷却。当所述热等静压炉内的温度低于200℃时，例如为25℃至200℃时，将所述真空包套600'从所述热等静压炉内取出。

通过采用随炉冷却的方法，可以避免因温度的骤降引起所述靶坯100、连接层200或背板300断裂的问题，使完成扩散焊接的所述初始组件400更加坚实。

结合参考图6和图9，还需要说明的是，对所述真空包套600'(如图8所示)进行去压冷却后，形成靶材组件700的步骤还包括：执行步骤S35，去除所述真空包套600'，获得靶材组件700。

具体地，将所述真空包套600'随炉冷却后，通过车削加工等机械加工工艺，将所述初始组件400表面的真空包套600'的材料去除，去除所述真空包套600'后的所述初始组件400作为所述靶材组件700。

此外，本实施例中，形成初始组件400之后，进行扩散焊接的步骤包括：包套600(如图7所示)焊接、脱气、加热和热等静压工艺。但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，也可以采用其他扩散焊接工艺方式实现所述初始组件的扩散焊接。

本实施例中，在靶坯100(如图8所示)与背板300(如图8所示)之间加入连接层200(如图8所示)，所述靶坯100与所述连接层200的材料间扩散能力大于所述靶坯100与所述背板300的材料间扩散能力，且所述背板300与所述连接层200的材料间扩散能力大于所述靶坯100与所述背板300的材料间扩散能力，即所述连接层200与所述靶坯100、背板300均具有良好的扩散焊接效果；因此相比直接将所述靶坯100和背板300相接触以实现扩散焊接的方案，本发明可以提高所述靶坯100和背板300的焊接结合率，使所述靶坯100和背板300的焊接结合率达到99.9％以上，提高了所形成靶材组件700(如图9所示)的成品率，从而提高了所形成靶材组件700的质量和良率，使所述靶材组件700满足半导体溅射靶材使用要求。

虽然本发明己披露如上，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)

1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供靶坯、连接层和背板，所述靶坯与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力，且所述背板与所述连接层的材料间扩散能力大于所述靶坯与所述背板的材料间扩散能力；

将所述靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件，在所述初始组件中，所述连接层位于所述靶坯和所述背板之间且分别与所述靶坯和背板相接触；

将初始组件进行扩散焊接，形成靶材组件。

2.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶坯为含铝靶坯或含钽靶坯。

3.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶坯的材料为铝或铝铜合金。

4.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述连接层的材料为钛。

5.如权利要求4所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述连接层的材料为TA2工业钛。

6.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述连接层的厚度为2毫米至3毫米。

7.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述背板的材料为铜、铝或钛。

8.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述扩散焊接的步骤包括：包套焊接、脱气、加热和热等静压工艺。

9.如权利要求8所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述加热步骤中，工艺温度为300℃至400℃，工艺时间为2小时至3小时。

10.如权利要求8所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述热等静压工艺中，工艺温度为400℃至600℃，环境压强为100MPa至150MPa，在所述工艺温度和环境压强下的工艺时间为3小时至5小时。

11.如权利要求8所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述脱气步骤包括：将所述初始组件置于包套后，对所述包套进行抽真空以形成真空包套，抽真空后所述真空包套内的真空度至少为2E-3Pa，且在所述热等静压工艺过程中使所述真空包套保持密封状态。

12.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶坯的待焊接面为第一焊接面，所述背板的待焊接面为第二焊接面，与所述第一焊接面相接触的连接层表面为第三焊接面，与所述第二焊接面相接触的连接层表面为第四焊接面；将所述靶坯、连接层和背板进行装配形成初始组件之前，所述制造方法还包括：对所述第一焊接面、第二焊接面、第三焊接面和第四焊接面进行抛光工艺；

对抛光工艺后的所述靶坯、背板和连接层进行超声波清洗工艺；

超声波清洗工艺后，真空干燥所述靶坯、背板和连接层。

13.如权利要求12所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，抛光工艺后，所述第一焊接面、第二焊接面、第三焊接面和第四焊接面的表面粗糙度为3微米至3.4微米。

14.如权利要求12所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述超声波清洗工艺所采用的清洗液为异丙醇溶液或酒精，所述超声波清洗工艺的工艺时间为5分钟至10分钟。

15.如权利要求12所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述真空干燥的工艺时间为30分钟至60分钟。

16.如权利要求12所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，对所述连接层的第三焊接面和第四焊接面进行抛光工艺后，对抛光工艺后的所述连接层进行超声波清洗工艺之前，所述制造方法还包括：对所述连接层进行预清洗处理。

17.如权利要求16所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述预清洗处理所采用的清洗溶液为氢氟酸与硝酸的混合溶液，所述预清洗处理的工艺时间为10分钟至20分钟。