CN108620812A - 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：提供背板以及焊接于背板上的初始靶坯，初始靶坯包括与背板和初始靶坯的焊接面相对的溅射面、以及位于焊接面和溅射面之间的第一侧面，且初始靶坯凸出于焊接面；沿背板指向初始靶坯的方向，对第一侧面进行车削加工，车削加工后的初始靶坯作为靶坯，靶坯与背板构成靶材组件。车削加工所采用的刀具对第一侧面进行切削时，初始靶坯的受力点位于靠近背板一侧的表面，随着车削加工的进行，可以避免出现初始靶坯凸出于焊接面的部分成块脱落的问题，也就是说，可以降低初始靶坯发生崩角的概率，从而提高靶坯的加工质量，进而提高靶材组件的成品率，降低报废率。

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，尤其涉及一种靶材组件的制造方法。

背景技术

溅射技术是半导体制造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，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。

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，且通常是将半成品靶坯焊接至所述背板上后，对所述半成品靶坯进行车削加工，将所述半成品靶坯加工至成品尺寸和形貌。

但是，现有技术靶坯的加工质量较差。

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，提高靶坯的加工质量。

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：提供背板以及焊接于所述背板上的初始靶坯，所述初始靶坯包括与所述背板和初始靶坯的焊接面相对的溅射面、以及位于所述焊接面和溅射面之间的第一侧面，且所述初始靶坯凸出于所述焊接面；沿所述背板指向所述初始靶坯的方向，对所述第一侧面进行车削加工，所述车削加工后的初始靶坯作为靶坯，所述靶坯与所述背板构成靶材组件。

可选的，所述靶坯为含钨靶坯。

可选的，所述靶坯的材料为钨或钨钛。

可选的，所述初始靶坯的形状为圆柱体，所述焊接面的形状为圆形。

可选的，对所述第一侧面进行车削加工的步骤包括：对所述第一侧面进行粗车加工；在所述粗车加工后，对所述第一侧面进行精车加工。

可选的，采用80度外圆开粗刀，对所述第一侧面进行粗车加工，且所述80度外圆开粗刀沿所述背板指向所述初始靶坯的方向对所述第一侧面进行切削；所述粗车加工的参数包括：切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.2毫米，所述初始靶坯的转速为200转/分钟至300转/分钟。

可选的，在所述粗车加工后，加工余量为0.4毫米至0.6毫米。

可选的，采用30度内圆精车刀，对所述第一侧面进行精车加工，且所述30度内圆精车刀沿所述背板指向所述初始靶坯的方向对所述第一侧面进行切削；所述精车加工的参数包括：切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.1毫米，所述初始靶坯的转速为200转/分钟至300转/分钟。

可选的，所述背板包括与所述焊接面相对的背面、以及位于所述焊接面和背面之间的第二侧面；对所述第一侧面进行车削加工后，所述第一侧面与所述第二侧面齐平。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供背板以及焊接于所述背板上的初始靶坯后，沿所述背板指向所述初始靶坯的方向，对所述初始靶坯的第一侧面进行车削加工，所述车削加工后的初始靶坯作为靶坯，所述靶坯与所述背板构成靶材组件；也就是说，所述车削加工所采用的刀具对所述第一侧面进行切削时，所述初始靶坯的受力点位于靠近所述背板一侧的表面，随着车削加工的进行，可以避免出现所述初始靶坯凸出于所述焊接面的部分成块脱落的问题，也就是说，可以降低所述初始靶坯发生崩角的概率，从而提高所述靶坯的加工质量，进而提高所述靶材组件的成品率，降低报废率。

可选方案中，对所述第一侧面进行车削加工的步骤包括：对所述第一侧面进行粗车加工；在所述粗车加工后，对所述第一侧面进行精车加工。其中，采用80度外圆开粗刀，沿所述背板指向所述初始靶坯的方向对所述第一侧面进行粗车加工，所述粗车加工的参数包括：切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.2毫米，所述初始靶坯的转速为200转/分钟至300转/分钟；采用30度内圆精车刀，沿所述背板指向所述初始靶坯的方向对所述第一侧面进行精车加工，所述精车加工的参数包括：切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.1毫米，所述初始靶坯的转速为200转/分钟至300转/分钟；通过合理选取刀具以及工艺参数，从而在降低所述初始靶坯发生崩角的概率的同时，提高加工后所述第一侧面的表面光泽度和平整度，进而提高所形成靶材组件的质量和性能。

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中步骤S1中背板和初始靶坯的剖面结构示意图；

图3和图4是图1中步骤S2中对第一侧面进行车削加工过程中背板和初始靶坯的剖面结构示意图；

图5是图4中区域A中背板和靶坯的局部放大图。

具体实施方式

由背景技术可知，靶坯的加工质量有待提高。分析其原因在于：

在将含钨靶坯和背板进行焊接以形成靶材组件的过程中，先将初始靶坯通过磨床加工到成品尺寸，形成靶坯；随后，将所述靶坯焊接至所述背板上；所述靶坯和背板完成焊接后，对所述靶坯的侧面进行车削。

但是将所述靶坯焊接至所述背板上时，由于所述靶坯的尺寸已达到成品尺寸，因此难以保证所述靶坯和背板的对准，从而导致工艺的稳定性较差。

为了解决上述问题，提供了另一种制造方法，包括：提供背板以及焊接于所述背板上的含钨初始靶坯，所述初始靶坯包括与所述背板和初始靶坯的焊接面相对的溅射面、以及位于所述焊接面和溅射面之间的侧面，且所述初始靶坯凸出于所述焊接面；沿所述初始靶坯指向背板的方向，对所述侧面进行车削加工，车削加工后的所述初始靶坯作为靶坯。

但是，钨在室温下呈脆性，成粉末状，且硬度较高，加剧了车削刀具的磨损，导致车削过程中的冲击和震动增大，车削刀具容易崩刃与破损，边角易碎；且沿所述初始靶坯指向背板的方向进行车削加工时，随着车削加工的进行，所述初始靶坯凸出于所述焊接面的部分容易出现成块脱落的问题，也就是说，在车削过程中所述初始靶坯容易出现崩角的问题，从而在所述第一侧面形成凹坑。

为了解决上述问题，本发明沿所述背板指向所述初始靶坯的方向，对所述初始靶坯的第一侧面进行车削加工；也就是说，所述车削加工所采用的刀具对所述第一侧面进行切削时，所述初始靶坯的受力点位于靠近所述背板一侧的表面，随着车削加工的进行，可以避免出现所述初始靶坯凸出于所述焊接面的部分成块脱落的问题，也就是说，可以降低所述初始靶坯发生崩角的概率，从而提高所述靶坯的加工质量，进而提高所述靶材组件的成品率，降低报废率。

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示出了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：提供背板以及焊接于所述背板上的初始靶坯，所述初始靶坯包括与所述背板和初始靶坯的焊接面相对的溅射面、以及位于所述焊接面和溅射面之间的第一侧面，且所述初始靶坯凸出于所述焊接面；

步骤S2：沿所述背板指向所述初始靶坯的方向，对所述第一侧面进行车削加工，所述车削加工后的初始靶坯作为靶坯，所述靶坯与所述背板构成靶材组件。

下面将结合附图对本发明的具体实施例做进一步描述。

参考图1，结合参考图2，图2是图1中步骤S1中背板和初始靶坯的剖面结构示意图，执行步骤S1，提供背板100以及焊接于所述背板100上的初始靶坯200，所述初始靶坯200包括与所述背板100和初始靶坯200的焊接面210相对的溅射面220、以及位于所述焊接面210和溅射面220之间的第一侧面230，且所述初始靶坯200凸出于所述焊接面210。

在溅射靶材领域中，所述初始靶坯200与所述背板100相焊接结合，经后续的加工工艺后，所述初始靶坯200作为靶坯，且所形成的靶坯与所述背板100构成靶材组件。在所述靶材组件的使用过程中，电离形成的氩离子在电场的作用下加速，加速的氩离子轰击所述溅射面220形成大量靶材原子，溅射出的大量靶材原子沉积在基板上形成金属薄膜。

所述初始靶坯200的形状可根据应用环境以及溅射要求呈圆柱体、长方体、环形体、圆锥体或其他任意规则形状或不规则形状。本实施例中，所述初始靶坯200的形状为圆柱体，也就说，沿平行于所述初始靶坯200表面的方向上，所述初始靶坯200的横截面形状为圆形；相应的，所述溅射面220的形状为圆形，所述焊接面210的形状为圆形。

根据实际工艺需求，所述初始靶坯200为含钨靶坯。本实施例中，所述初始靶坯200的材料为钨钛。在另一实施例中，所述初始靶坯的材料还可以是钨。

所述背板100的材料为铜，所述背板100在后续形成的靶材组件中起到支撑作用，所述背板100的形状根据实际工艺需求以及所述初始靶坯200的形状而定。本实施例中，所述溅射面220的形状为圆形，所述焊接面210的形状为圆形，相应的，所述背板100朝向所述初始靶坯200的表面形状为圆形。

其中，所述背板100和初始靶坯200的焊接面210指的是：所述背板100与所述初始靶坯200的贴合面。

本实施例中，所述背板100包括与所述焊接面210相对的背面110、以及位于所述焊接面210和背面110之间的第二侧面120。本实施例中，所述第二侧面120为斜面，所述第二侧面120和所述焊接面210之间的夹角为钝角。

本实施例中，所述初始靶坯200凸出于所述焊接面210，也就是说，所述背板100朝向所述初始靶坯200的表面直径小于所述初始靶坯200的横截面直径。

因此后续步骤还包括：对所述第一侧面230进行车削加工，去除凸出于所述焊接面210的初始靶坯200材料，使所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平。

其中，通过先将所述初始靶坯200焊接于所述背板100上，后对所述第一侧面230进行车削加工的方案，可以降低将所述初始靶坯200和背板100焊接过程中的对准难度。

继续参考图1，结合参考图3和图4，示出了图1中步骤S2中对第一侧面进行车削加工过程中背板和初始靶坯的剖面结构示意图，执行步骤S2，沿所述背板100指向所述初始靶坯200的方向，对所述第一侧面230进行车削加工，所述车削加工后的初始靶坯200作为靶坯250(如图4所示)，所述靶坯250与所述背板100构成靶材组件(未标示)。

本实施例中，对所述第一侧面230进行车削加工后，所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平。

在实际应用中，所述车削加工可以分成多个工序来完成。具体地，对所述第一侧面230进行车削加工的步骤包括：对所述第一侧面230进行粗车加工；在所述粗车加工后，对所述第一侧面230进行精车加工。

以下结合附图，对所述车削加工的步骤做详细说明。

参考图3，采用80度外圆开粗刀310，对所述第一侧面230进行粗车加工，且所述80度外圆开粗刀310沿所述背板100指向所述初始靶坯200的方向(如图3中箭头311所示方向)对所述第一侧面230进行切削。

所述粗车加工用于去除大量的初始靶坯200材料，从而为后续使所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平提供工艺基础。

所述80度外圆开粗刀310的刀具角度有利于提高车削效果，降低所述初始靶坯200发生崩角的概率。

本实施例中，采用车削机床对所述第一侧面230进行车削加工，所述80度外圆开粗刀310设置于所述车削机床上，且所述背板100和初始靶坯200固定于所述车削机床上，在所述粗车加工过程中，所述车削机床控制所述背板100和初始靶坯200进行旋转。

对所述第一侧面230进行粗车加工的步骤中，所述80度外圆开粗刀310的切削速度不宜过小，也不宜过大。如果所述80度外圆开粗刀310的切削速度过小，相应会引起工艺时间浪费的问题；如果所述80度外圆开粗刀310的切削速度过大，容易增加所述第一侧面230的表面粗糙度，且增大所述初始靶坯200在所述粗车加工的过程中发生崩角的概率，使后续所形成靶材组件难以满足客户需求。为此，本实施例中，所述80度外圆开粗刀310的切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟。在一个具体实施例中，所述80度外圆开粗刀310的切削速度为20毫米/分钟。

所述初始靶坯200的转速不宜过小，也不宜过大。如果所述初始靶坯200的转速过小，相应会引起工艺时间浪费的问题；如果所述初始靶坯200的转速大，容易导致所述初始靶坯200在所述粗车加工的过程中发生崩角，还容易增加所述第一侧面230的表面毛刺，从而降低后续加工步骤后所述第一侧面230的表面光泽度和平整度。为此，本实施例中，所述初始靶坯200的转速为200转/分钟至300转/分钟。在一个具体实施例中，所述初始靶坯200的转速为250转/分钟。

所述粗车加工的吃刀量不宜过小，也不宜过大。所述粗车加工的吃刀量越大，对所述第一侧面230材料的去除量越大，因此如果所述粗车加工的吃刀量过小，容易导致工艺时间过长；如果所述粗车加工的吃刀量过大，加工后所述第一侧面230的光面光泽度较差，所述第一侧面230容易出现毛刺，且所述初始靶坯200容易发生崩角，从而导致所形成靶材组件的报废。因此，为了使所述第一侧面230经后续的精车加工后能够与所述第二侧面230齐平，且保证所述初始靶坯200的质量，所述粗车加工的吃刀量需控制在合理范围内，且所述吃刀量和所述初始靶坯200的转速相互配合。本实施例中，所述粗车加工的吃刀量为0.05毫米至0.2毫米。在一个具体实施例中，所述粗车加工的吃刀量为0.1毫米。

需要说明的是，本实施例中，采用车削机床对所述第一侧面230进行粗车加工的步骤中，所述粗车加工的步骤可以通过对所述车削机床进行指令编程实现。

还需要说明的是，本实施例中，对所述第一侧面230进行所述粗车加工的过程中，采用切削液以起到冷却和润滑效果，从而避免所述第一侧面230因润滑作用不佳而产生刮痕、以及因冷却作用不佳而来不及散热的问题。

此外，所述第二侧面120为斜面，为了使后续所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平，在所述粗车加工后，所述第一侧面230为斜面，且所述第一侧面230和所述溅射面220之间的夹角为钝角。

本实施例中，为了使后续精车加工后所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平，完成所述粗车加工后，所述第一侧面230预留加工余量。其中，所述加工余量指的是：所述粗车加工后所述第一侧面230与所述第二侧面120之间的距离。

所述加工余量不宜过少，也不宜过多。如果所述加工余量过少，容易增大后续精车加工后所述第一侧面230与所述第二侧面120实现齐平的难度，且容易降低所述第一侧面230的表面光泽度和平整度；如果所述加工余量过多，相应增加后续精车加工的工艺难度，导致工艺时间过长。为此，本实施例中，在所述粗车加工后，加工余量为0.4毫米至0.6毫米。在一个具体实施例中，加工余量为0.5毫米。

参考图4，采用30度内圆精车刀320，对所述第一侧面230进行精车加工，且所述30度内圆精车刀320沿所述背板100指向初始靶坯200(如图3所示)的方向(如图4中箭头321所示方向)对所述第一侧面230进行切削。

所述精车加工用于提高所述第一侧面230的表面光泽度和平整度，且通过去除少量厚度的第一侧面230材料，使所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平。

所述30度内圆精车刀320的刀具角度有利于提高车削效果，降低所述初始靶坯200发生崩角的概率。

本实施例中，根据前述粗车加工后的加工余量，合理设定所述精车加工的参数。具体地，所述精车加工的参数包括：所述30度内圆精车刀320的切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.1毫米，所述初始靶坯200的转速为200转/分钟至300转/分钟。在一个具体实施例中，所述30度内圆精车刀320的切削速度为20毫米/每分钟，所述精车加工的吃刀量为0.05毫米，所述初始靶坯200的转速为250转/分钟。

需要说明的是，本实施例中，对所述第一侧面230进行所述精车加工的过程中，采用切削液以起到冷却和润滑效果，从而避免所述第一侧面230因润滑作用不佳而产生刮痕、以及因冷却作用不佳而来不及散热的问题。

结合参考图5，示出了图4中区域A中背板和靶坯的局部放大图，本实施例中，对所述第一侧面230进行精车加工后，所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平，且所述初始靶坯200(如图3所示)发生崩角概率较低，尤其是易崩角区域(如图5中区域B所示)。

还需要说明的是，在所述精车加工后，所述制造方法还包括：确认所述第一侧面230是否与所述第二侧面120齐平。当所述第一侧面230未与所述第二侧面120齐平时，继续对所述第一侧面230进行精车加工，直至所述第一侧面230与所述第二侧面120齐平。

本实施例中，完成所述精车加工后，所述初始靶坯200作为靶坯250，所述靶坯250与所述背板100构成靶材组件(未标示)。

本发明沿所述背板100指向所述初始靶坯200的方向，对所述初始靶坯200的第一侧面230进行车削加工；也就是说，所述车削加工所采用的刀具对所述第一侧面230进行切削时，所述初始靶坯200的受力点位于靠近所述背板100一侧的表面，随着车削加工的进行，可以避免出现所述初始靶坯200凸出于所述焊接面210的部分成块脱落的问题，也就是说，可以降低所述初始靶坯200发生崩角的概率，从而提高所述靶坯250的加工质量，进而提高所形成靶材组件的成品率，降低报废率。

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 (9)

1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供背板以及焊接于所述背板上的初始靶坯，所述初始靶坯包括与所述背板和初始靶坯的焊接面相对的溅射面、以及位于所述焊接面和溅射面之间的第一侧面，且所述初始靶坯凸出于所述焊接面；

沿所述背板指向所述初始靶坯的方向，对所述第一侧面进行车削加工，所述车削加工后的初始靶坯作为靶坯，所述靶坯与所述背板构成靶材组件。

2.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶坯为含钨靶坯。

3.如权利要求1或2所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶坯的材料为钨或钨钛。

4.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述初始靶坯的形状为圆柱体，所述焊接面的形状为圆形。

5.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，对所述第一侧面进行车削加工的步骤包括：对所述第一侧面进行粗车加工；在所述粗车加工后，对所述第一侧面进行精车加工。

6.如权利要求5所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，采用80度外圆开粗刀，对所述第一侧面进行粗车加工，且所述80度外圆开粗刀沿所述背板指向所述初始靶坯的方向对所述第一侧面进行切削；

所述粗车加工的参数包括：切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.2毫米，所述初始靶坯的转速为200转/分钟至300转/分钟。

7.如权利要求5所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，在所述粗车加工后，加工余量为0.4毫米至0.6毫米。

8.如权利要求5所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，采用30度内圆精车刀，对所述第一侧面进行精车加工，且所述30度内圆精车刀沿所述背板指向所述初始靶坯的方向对所述第一侧面进行切削；

所述精车加工的参数包括：切削速度为19.9毫米/分钟至20.1毫米/每分钟，吃刀量为0.05毫米至0.1毫米，所述初始靶坯的转速为200转/分钟至300转/分钟。

9.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述背板包括与所述焊接面相对的背面、以及位于所述焊接面和背面之间的第二侧面；

对所述第一侧面进行车削加工后，所述第一侧面与所述第二侧面齐平。