CN109093218B - 一种靶材组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种靶材组件的制造方法，包括：提供焊接平台；提供加热板，加热板放置于所述焊接平台，所述加热板经所述焊接平台加热后能够保温；提供靶材和背板，所述靶材和所述背板放置于所述焊接平台，在所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面涂布焊料；提供支架，待所述加热板、所述靶材和所述背板通过所述焊接平台加热至预设温度后，移动所述加热板至所述支架；移动所述靶材和所述背板至所述加热板，并将所述靶材的焊接面和所述背板的焊接面相对设置并贴合，形成靶材组件。本发明制造靶材组件的过程中，焊接平台无冷却降温过程，不需要经过再加热过程，提升了靶材组件的制造效率。

Description

一种靶材组件的制造方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体涉及一种靶材组件的制造方法。

背景技术

现有技术中，靶材组件是通过如下方法制造：在焊接平台上放置靶材和背板，并在靶材的焊接面和背板的焊接面上涂布焊料。通过焊接平台加热靶材和背板，待加热温度达到焊料的熔化温度后，在靶材的焊接面和背板的焊接面上均形成焊料层。将靶材的焊接面和背板的焊接面相对设置并贴合后，形成靶材组件。然后，继续将靶材组件放置于焊接平台上，待靶材组件冷却后，焊料凝固，从而完成靶材组件的制造。

此时，焊接平台的温度也下降了，待继续制造下一个靶材组件时，焊接平台需要重新加热，以达到焊料的熔化温度。反复此过程，以制造靶材组件。这就使得焊接平台的加工靶材组件的效率低。

发明内容

本发明解决的问题是焊接平台加工靶材组件的效率低。

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：提供焊接平台；

提供加热板，加热板放置于所述焊接平台，所述加热板经所述焊接平台加热后能够保温；

提供靶材和背板，所述靶材和所述背板放置于所述焊接平台，在所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面涂布焊料；

提供支架，待所述加热板、所述靶材和所述背板通过所述焊接平台加热至预设温度后，移动所述加热板至所述支架；

移动所述靶材和所述背板至所述加热板，并将所述靶材的焊接面和所述背板的焊接面相对设置并贴合，形成靶材组件。

可选的，所述加热板材质为铁或钢。

可选的，所述加热板的质量在55kg至65kg。

可选的，在所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面上环绕设有凸起，以容纳所述焊料。

可选的，所述焊料为铟焊料。

可选的，还包括：利用超声波处理所述靶材和所述背板的焊接面后，在所述靶材和所述背板的焊接面均涂布焊料。

可选的，还包括：在涂布焊料之前，采用钢丝毛刷对所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面进行摩擦。

可选的，所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面的粗糙度在1.6微米至2.4微米之间。

可选的，还包括：所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面上的焊料熔化时，在熔化的焊料中放置多根金属丝杆，形成焊料层。

可选的，所述金属丝杆的直径在0.1mm至0.3mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明在焊接平台上同时放置加热板、靶材和背板，同时对三者加热。待加热温度达到焊料的熔化温度后，将加热板移至另外的支架上，由于加热板加热后能够保温，那么可以将靶材和背板贴合形成靶材组件后放置在加热板上，靶材组件在加热板上完成焊接和冷却工序。而焊接平台由于没有冷却降温，可以直接在焊接平台上放置新的加热板、靶材及背板，重复上述过程。那么，本发明制造靶材组件的过程中，焊接平台无冷却降温过程，不需要经过再加热过程，提升了靶材组件的制造效率。

附图说明

图1是本发明实施例加热板、靶材及背板放置在焊接平台上的结构示意图；

图2是本发明实施例加热板放置于支架上、背板和靶材放置于加热板上的结构示意图。

具体实施方式

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。

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，现有技术中，在焊接平台上放置靶材和背板，并在靶材的焊接面和背板的焊接面上涂布焊料。通过焊接平台加热靶材和背板，待加热温度达到焊料的熔化温度后，在靶材的焊接面和背板的焊接面上均形成焊料层。将靶材的焊接面和背板的焊接面相对设置并贴合后，形成靶材组件。然后，继续将靶材组件放置于焊接平台上，待靶材组件冷却后，焊料凝固，从而完成靶材组件的制造。

此时，焊接平台的温度也下降了，待继续制造下一个靶材组件时，焊接平台需要重新加热，以达到焊料的熔化温度。反复此过程，以制造靶材组件。这就使得焊接平台的加工靶材组件的效率低。

为此，本发明提供一种靶材组件的制造方法，能够提升靶材组件的制造效率。参考图1，具体包括以下步骤：

提供加热板40，将加热板40放置于焊接平台10，加热板40经焊接平台10加热后能够保温；

提供靶材30和背板20，靶材30和背板20放置于焊接平台10，在靶材30的焊接面涂布焊料31，在背板20的焊接面涂布焊料21，或者靶材30和背板20其中之一的焊接面涂布焊料；

参考图2，提供支架50，待加热板40、靶材30和背板20通过焊接平台10加热至预设温度后，移动加热板40至支架50；

移动靶材30和背板20至加热板40，并将靶材30的焊接面和背板20的焊接面相对设置并贴合，待焊料31、21冷却凝固后，形成靶材组件。

从而，本发明在焊接平台10上同时放置加热板40、靶材30和背板20，同时对三者加热。待加热温度达到焊料31、21的熔化温度后，焊料31、21处于熔融状态。再将加热板40移至另外的支架50上，由于加热板40加热后能够保温，那么可以将靶材30和背板20贴合形成靶材组件后放置在加热板40上，靶材组件在加热板40上完成焊接和冷却工序。

而焊接平台10由于没有冷却降温，可以直接在焊接平台10上放置新的加热板40、靶材30及背板20，重复上述过程。那么，本发明制造靶材组件的过程中，焊接平台10无冷却降温过程，不需要经过再加热过程，提升了靶材组件的制造效率。

需说明的是，本实施例中，靶材30应用于LCD生产工艺中，但不限于LCD生产工艺。靶材30的形状为矩形，但是本发明对靶材30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，靶材的形状可以为圆形。

相应地，在本实施例中，背板20的形状为矩形，但是本发明对背板20的形状不做限制，在其他实施例中，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。

另外，本实施例中，靶材30为铝靶材，但是本发明对靶材30的具体材料不做限制，在其他实施例中，靶材还可以为钼靶材、铜靶材、合金靶材等。

焊料的材料可以为铜、铝、镍、锡、铅或铟。本实施例中，焊料31、21的材料为纯铟，铟材料的焊料熔点相对较低、浸润融合能力较强，且具有较好的导电能力。

由于在常压条件下，铟的熔点为156.1℃，铝的熔点为660.4℃。在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。同时，因背板20、靶材30和加热板40都是一面加热，另外一面在加热过程中始终会散发掉一部分热量。而且，加热板40会在加热到预设温度后移至支架50，以在加热板40上放置靶材30和背板20，加热板40会散发掉一部分热量。但是，温度太高一方面导致铟焊料被氧化，另一方面导致能耗升高，成本升高。

综上，选择将预设温度控制于160℃至250℃之间，包括160℃和250℃。在上述预设温度条件下，足以使焊料31、21熔化且保证靶材30和背板20放置在加热板40上不受影响。

由于加热板40在焊接平台10上加热至预设温度后，会移至另一支架50，以在加热板40上放置靶材30和背板20，加热板40起到保温效果。为了满足靶材30和背板20的足够的焊接温度，加热板40需具有良好的加热性能。为此，本实施例中，加热板40的材质为铁或钢。同时，加热板40的质量在55kg至65kg时，可以具有良好的加热性能。

另外，由于涂布在背板20的焊接面上的焊料21上的厚度较大，大约在2mm至3mm，在焊接平台10上加热背板20后，焊料21处于熔融状态，为防止置于背板20上的焊料21在熔融状态下从背板20上流失。尤其是在移动背板20至加热板40的过程中，熔融状态下的焊料21可能会从背板20上流失。因此，参考图1和图2，在背板20的焊接面上环绕设有凸起22，以容纳焊料21，凸起22起到阻挡作用，防止焊料21从背板20上流走。

同理，可以在靶材30的焊接面上环绕设有凸起(图未示出)，以容纳焊料31。当靶材30的焊接面上涂布的焊料厚度较薄时，可以不设置凸起。

本发明的靶材组件的制造方法还包括：在涂布焊料21、31之前，采用钢丝毛刷对靶材30的焊接面和背板20的焊接面进行摩擦，或者，采用钢丝毛刷对靶材30的焊接面和背板20的焊接面其中之一进行摩擦。

具体地，本实施例中，在用钢丝毛刷对靶材30和背板20的焊接面进行摩擦的步骤中，采用钢丝毛刷将靶材30和背板20的焊接面摩擦二到八次。钢丝毛刷包括两种：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，用钢丝毛刷对靶材30的焊接面进行摩擦之前，可以先用钢丝毛刷对靶材30和背板20的焊接面的边缘进行处理，在对靶材30和背板20的焊接面的边缘进行处理的步骤中，用钢丝毛刷摩擦靶材30和背板20的边缘区域，并使钢丝毛刷沿靶材30和背板20的边缘移动，以防止在后续对靶材30和背板20的焊接面进行摩擦的过程中，靶材30和背板20的焊接面的边缘没有被摩擦到而导致靶材30和背板20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，用钢丝毛刷对靶材30和背板20的焊接面进行摩擦的步骤中，先采用粗钢丝毛刷将靶材30和背板20的焊接面摩擦三到四次，再采用细钢丝毛刷将靶材30和背板20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30和背板20焊接面的摩擦力较大，在采用粗钢丝毛刷将靶材30和背板20的焊接面摩擦三到四次之后，靶材30和背板20的焊接面上的金属氧化物清除干净，使铟焊料和靶材30及背板20的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30和背板20的焊接面摩擦二到三次之后，再采用细钢丝毛刷将靶材30和背板20的焊接面摩擦二到三次，采用细钢丝毛刷将靶材30和背板20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30和背板20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30和背板20的焊接面摩擦二到三次之后，靶材30和背板20的焊接面与铟焊料上的金属氧化物进一步被去除干净。在刷毛的作用下，靶材30和背板20的焊接面上的材料被刷毛磨掉，铟焊料与焊接面的接触面积增大，在摩擦的过程中，促进了铟焊料与焊接面的相互接触与渗入，使铟焊料与焊接面充分浸润。

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，使铟焊料与焊接面的浸润效果更好。此外，在采用粗钢丝毛刷将靶材30和背板20的焊接面摩擦之后，靶材30和背板20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30和背板20的焊接面，可以控制靶材30和背板20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30和背板20的焊接面进行检测，采用本实施例的摩擦方法，能够使靶材30和背板20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与焊接面的浸润效果，并达到焊接的要求。

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和背板的焊接面，而是采用同一刷毛直径的钢丝毛刷摩擦靶材和背板的焊接面二到八次。

需要说明的是，在本实施例中，采用钢丝毛刷对靶材30的焊接面进行摩擦之后，靶材组件的制造方法还包括：利用超声波处理靶材30和背板20的焊接面，使铟焊料进一步与靶材30和背板20浸润。

在利用超声波处理靶材30和背板20的步骤中，采用超声波振荡器进行超声波处理，超声波振荡器的功率在6KW到10KW的范围内，输出频率在25Hz至35Hz的范围内；利用超声波处理靶材30和背板20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。

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，将生成的超声波打在靶材30和背板20的焊接面和熔化后的铟焊料上，使它们的原子发生振动。这样，靶材30和背板20的焊接面的表面能量提高，并且靶材30和背板20的焊接面上的原子和熔融后的铟焊料的原子发生振动，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靶材30和背板20不做限制，对利用超声波处理靶材30的次数也不做限制，可以进行一到三次利用超声波处理靶材30和背板20的步骤。

另外，当背板20的焊接面和靶材30的焊接面相对设置并贴合后，靶坯和背板20之间的焊料21、31会受到挤压，有可能焊料21、31会流失。因此，本发明的靶材组件的制造方法还包括在靶材30和背板20至少其中之一的焊接面上的焊料熔化时，在熔化的焊料中放置多根金属丝杆(图未示出)，形成焊料层。金属丝杆可以避免焊料21、31因受到挤压而过量流失。

需要说明的是，金属丝杆的根数不能过多也不能过少。如果金属丝杆的根数过多，将增加焊料21、31之间原子扩散的难度，进而降低焊接结合率。如果金属丝杆的根数过少，金属丝杆聚合周边焊料以及避免焊料过量流失的效果不显著，同样会降低焊接结合率。为此，本实施例中，金属丝杆的根数为8至12根。

在其他实施例中，金属丝杆的根数和放置位置根据靶坯和背板的形状，以及待焊接面的尺寸而定，本发明对此不作限定。

还需要说明的是，金属丝杆的直径与预设的焊料21、31的厚度相关联，从而可以保证金属丝杆在聚集周边焊料的同时，避免对焊接过程中焊料21、31与靶坯和背板20之间原子扩散以实现高强度焊接造成不良影响。为此，本实施例中，金属丝杆的直径为0.1mm至0.3mm，包括0.1mm和0.3mm。

此外，背板20的焊接面和靶材30的焊接面相对设置并贴合后，金属丝杆位于靶材30和背板20之间，与焊料21、31相互浸润融合成为焊料层的一部分，为了不影响靶材组件的溅射性能，金属丝杆需采用导电效果较好且与焊料21、31浸润能力较好的材料。为此，本实施例中，金属丝杆的材料为铜或钼。

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)

1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供焊接平台；

提供加热板，加热板放置于所述焊接平台，所述加热板经所述焊接平台加热后能够保温；

提供靶材和背板，所述靶材和所述背板放置于所述焊接平台，在所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面涂布焊料；

提供支架，待所述加热板、所述靶材和所述背板通过所述焊接平台加热至预设温度后，移动所述加热板至所述支架；

所述预设温度为160～250℃；

移动所述靶材和所述背板至所述加热板，并将所述靶材的焊接面和所述背板的焊接面相对设置并贴合，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，所述加热板材质为铁或钢。

3.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述加热板的质量在55kg至65kg。

4.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，在所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面上环绕设有凸起，以容纳所述焊料。

5.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述焊料为铟焊料。

6.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，还包括：利用超声波处理所述靶材和所述背板的焊接面后，在所述靶材和所述背板的焊接面均涂布焊料。

7.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，还包括：在涂布焊料之前，采用钢丝毛刷对所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面进行摩擦。

8.如权利要求7所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面的粗糙度在1.6微米至2.4微米之间。

9.如权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，还包括：所述靶材和所述背板至少其中之一的焊接面上的焊料熔化时，在熔化的焊料中放置多根金属丝杆，形成焊料层。

10.如权利要求9所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述金属丝杆的直径在0.1mm至0.3mm。