CN109277771A - 溅射环件用凸结体滚花方法 - Google Patents

Abstract

一种溅射环件用凸结体滚花方法，包括：提供凸结体；对所述凸结体的表面进行滚花。相较于现有技术中的喷砂处理，滚花操作能够使所述凸结体表面获得更高的粗糙度，增强凸结体表面吸附颗粒物的能力，避免发生颗粒物剥落现象。

Description

溅射环件用凸结体滚花方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种溅射环件用凸结体滚花方法。

背景技术

溅射环件在磁控溅射中，可产生电磁场，能够对溅射出的靶材原子的运动进行约束，另外溅射环件还可以吸附溅射过程中出现的颗粒物。溅射环件由环体和凸结体构成，环体通过凸结体连接于溅射基台，凸结体主要起到固定和引入电流的作用。在溅射过程中，溅射环件吸附的颗粒物主要分布在环体表面，但在凸结体表面也会吸附有部分颗粒物。凸结体的表面一般采用喷砂处理，喷砂导致凸结体表面的粗糙度有限，从而造成凸结体表面吸附颗粒物的能力有限，容易发生颗粒物剥落现象，颗粒物剥落不仅会影响溅射环境，而且一旦掉落在溅射表面上，容易导致产品产生缺陷，甚至产品报废。

发明内容

本发明解决的问题是采用喷砂处理的凸结体表面粗糙度有限，从而造成凸结体表面吸附颗粒物的能力有限，容易发生颗粒物剥落现象。

为解决上述问题，本发明提供一种溅射环件用凸结体滚花方法，包括：提供凸结体；对所述凸结体的表面进行滚花。

可选的，所述凸结体呈圆柱状。

可选的，所述溅射环件用凸结体滚花方法还包括：提供台阶，所述台阶为圆柱状或棱柱状，所述台阶的一底面与所述凸结体的一底面固定连接。

可选的，所述固定连接方式采用一体冲压成型。

可选的，所述台阶的中心轴线与所述凸结体的中心轴线重合。

可选的，所述台阶的底面面积等于或大于所述凸结体的底面面积。

可选的，所述溅射环件用凸结体滚花方法还包括：提供车床，所述车床具有卡盘和滚花刀。

可选的，滚花过程中，所述卡盘夹持所述台阶，并带动所述台阶及所述凸结体旋转；同时，所述滚花刀强力挤压所述凸结体的表面，并沿所述凸结体高度方向移动，从而形成滚花花纹。

可选的，所述台阶的高度等于或大于所述凸结体的高度。

可选的，滚花结束后，切削所述台阶。

可选的，切削所述台阶至高度为所述凸结体高度的4～6％。

可选的，采用电火花线切割方法切削所述台阶。

可选的，所述滚花刀为双轮滚花刀，所述滚花花纹为凸菱形花纹。

可选的，所述凸菱形花纹的TPI值在25以上。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

对所述凸结体的表面进行滚花，相较于现有技术中的喷砂处理，滚花操作能够使所述凸结体表面获得更高的粗糙度，增强凸结体表面吸附颗粒物的能力，避免发生颗粒物剥落现象。

进一步，所述台阶的高度等于或大于所述凸结体的高度，因此所述卡盘能够较为牢稳的夹持住所述台阶，防止所述台阶的晃动会影响到所述凸结体表面的滚花效果，造成花纹深浅差别较大。

进一步，滚花结束后，切削所述台阶，一方面，避免所述台阶表面有颗粒物附着；另一方面保留所述台阶以便将所述凸结体与环体焊接在一起。

附图说明

图1是本发明实施例公开的凸结体及台阶的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的双轮滚花刀的结构示意图；

图3是本发明实施例公开的滚花操作的示意图；

图4是本发明实施例公开的台阶经切削后的结构示意图。

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。

参照图1，提供凸结体10、台阶20。

本实施例中，所述凸结体10呈圆柱状，高度H1为20～30mm，底面直径D1为15～25mm，在所述凸结体10的一端的轴心位置处有螺纹孔11，所述螺纹孔11呈圆柱状，长度沿所述凸结体10的轴线方向；在所述螺纹孔11的外围具有环形凹槽12，所述环形凹槽12的侧壁具有孔洞13，所述孔洞13沿轴线的径向方向延伸至所述凸结体10的侧面外；所述凸结体10的另一端与所述台阶20固定连接。所述台阶20为圆柱状或棱柱状，所述台阶20的底面面积等于或大于所述凸结体10的底面面积，所述台阶20的高度H2等于或大于所述凸结体10的高度H1。所述台阶20的底面与所述凸结体10的底面固定连接，并且所述台阶20的中心轴线与所述凸结体10的中心轴线重合，所述固定连接方式可采用一体冲压成型，具体的，首先利用冲压成型模具在棒状坯料上挤压出所述台阶20和所述凸结体10的外表面，同时挤压出所述凸结体10上的环形凹槽12，后续借助刀具钻出所述凸结体10的螺纹孔11和孔洞13。所述凸结体10及所述台阶20的材质为钽、钛、铌或铝，纯度在99.9％以上。

参照图2、图3，对所述凸结体10的表面进行滚花。

本实施例中，滚花操作需提供车床，所述车床上具有卡盘30和滚花刀，所述卡盘30具有夹持和旋转功能，所述滚花刀为双轮滚花刀40。如图2所示，所述双轮滚花刀40包括两个滚轮41、浮动连接头42、刀柄43，所述刀柄43呈棱柱状；所述浮动连接头42呈块状，为对称结构，所述浮动连接头42的一端与所述刀柄43固定连接，并且所述浮动连接头42的对称轴和所述刀柄43的轴线重合；所述滚轮41固定在浮动连接头42的另一端，呈对称的排布于所述浮动连接头42的对称轴的两侧，两个所述滚轮41的旋转方向相反。

本实施例中，如图3所示，用所述卡盘30夹持住所述台阶20，从所述凸结体10的背离所述台阶20的一端开始滚花。首先，调整所述卡盘30与所述双轮滚花刀40的位置，使得所述滚轮41接触所述凸结体10的表面，并且所述滚轮41的轴线与所述凸结体10的轴线平行。为在滚花起始时所述滚轮41能够较容易切入所述凸结体10，可将初始位置的所述滚轮41调整为1/3～1/2的滚轮面与所述凸结体10表面接触。然后启动所述卡盘30和所述双轮滚花刀40，所述卡盘30带动所述台阶20及所述凸结体10旋转，同时，所述双轮滚花刀40朝所述凸结体10方向，即y方向强力挤压所述凸结体10的表面。在完成一周的滚花后，停车检查花纹是否符合要求，确认无误后，所述双轮滚花刀40沿所述凸结体10高度方向，即-x方向移动，从而完成所述凸结体10整个表面的滚花。为使得所述滚花花纹符合对粗糙度的要求，可反复2～3次滚压所述凸结体10。

本实施例中，在滚花时，所述双轮滚花刀40与所述凸结体10间会产生有较大的背向力，如果所述卡盘30夹持所述台阶20不稳固，则所述凸结体10会晃动，进而造成滚花花纹深浅差别较大，影响滚花效果。本实施例中，所述台阶20的高度H2等于或大于所述凸结体10的高度H1，便于所述卡盘30牢稳的夹持住所述台阶20，防止所述凸结体10晃动。

本实施例中，在滚花过程中，需要利用毛刷及时清理滚花产生的碎屑，从而避免碎屑粘附在所述双轮滚花刀40和所述凸结体10之间，破坏滚花花纹。另外，在滚花时，向所述凸结体10浇注足量的切削液，所述切削液可起到冷却、润滑及清洗作用。尤其当所述凸结体10为钽凸结体或钛凸结体时，由于钽金属和钛金属在加热情况下，非常容易与空气中的氢、氧、碳元素反应，所述切削液可以有效防止所述凸结体10表面升温。

本实施例中，所述双轮滚花刀40可在所述凸结体10表面滚花出凸菱形花纹，所述凸菱形花纹的TPI(每英寸范围内的条纹数)值在25以上，所述凸结体10表面的粗糙度R_a(条纹轮廓的算术平均偏差)值能达到50μm以上，与之相比较，所述凸结体10表面进行喷砂处理，即使采用增大喷砂气压以及改用大砂粒的方法增大粗糙度，所能达到的粗糙度仍然有限，R_a值一般在15μm以下。因此对所述凸结体10的表面进行滚花，相较于喷砂处理，能够使所述凸结体10表面获得更高的粗糙度，增强所述凸结体10吸附颗粒物的能力，避免发生颗粒物剥落现象。

本实施例中，由于滚花造成所述凸结体10表面塑性形变，因此滚花后的所述凸结体10的直径相较于滚花前会有所增加。为使得滚花后的所述凸结体10符合尺寸要求，因而在滚花前需对所述凸结体10进行车削，车削值Δ≈(0.8～1.6)m，其中m为滚花花纹的模数值。当所述凸结体10为钽凸结体或钛凸结体时，可采用一些方法避免车削引起所述凸结体10表面升温，例如：车削工具采用高速钢刀具，并保证所述高速钢刀具的刃部锐利；车削过程中，所述高速钢刀具的旋转线速度小于20m/s，进尺速度小于每转370μm；另外，向所述凸结体10大量浇注切削液，以冷却所述凸结体10。

本实施例中，在滚花前，对所述凸结体10及所述台阶20进行清洁处理，以防止所述凸结体10表面的氢、氧、碳元素在滚花时侵入并污染所述凸结体10。所述清洁处理方法为：利用超声波清洗方法首先将所述凸结体10及所述台阶20在清洁剂中清洗1～3分钟，然后用纯水替换清洗剂清洗1～3分钟，所述清洁剂可采用异丙胺或异丙醇溶液。所述清洗时间过短，不能有效的去除所述凸结体10表面的杂质；所述清洗时间过长，对能源造成浪费。

参照图4，滚花结束后，切削所述台阶20。

本实施例中，采用电火花线切割方法切削所述台阶20，切削后的所述台阶20的高度H2为所述凸结体10高度H1的4～6％。保留所述台阶20以便将所述凸结体10与环体焊接在一起，所述台阶20过厚，颗粒物会附着在所述台阶20的表面，由于所述台阶20未进行滚花处理，因此颗粒物附着不紧固，容易从所述台阶20上剥落，影响溅射环境；所述台阶20过薄，容易造成所述凸结体10与环体焊接不牢固。

所述环体表面开有圆孔，所述圆孔与所述台阶20的直径相匹配。将所述台阶20置于所述圆孔中，并采用电子束焊接方法将所述凸结体10焊接在所述环体上。本实施例中，所述台阶20的底面面积等于或大于所述凸结体10的底面面积，以提高焊接的牢固程度。

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 (14)

1.一种溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，包括：

提供凸结体；

对所述凸结体的表面进行滚花。

2.如权利要求1所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述凸结体呈圆柱状。

3.如权利要求2所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，还包括：提供台阶，所述台阶为圆柱状或棱柱状，所述台阶的一底面与所述凸结体的一底面固定连接。

4.如权利要求3所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述固定连接方式采用一体冲压成型。

5.如权利要求3所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述台阶的中心轴线与所述凸结体的中心轴线重合。

6.如权利要求3所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述台阶的底面面积等于或大于所述凸结体的底面面积。

7.如权利要求3所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，还包括：提供车床，所述车床具有卡盘和滚花刀。

8.如权利要求7所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，滚花过程中，所述卡盘夹持所述台阶，并带动所述台阶及所述凸结体旋转；同时，所述滚花刀强力挤压所述凸结体的表面，并沿所述凸结体高度方向移动，从而形成滚花花纹。

9.如权利要求8所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述台阶的高度等于或大于所述凸结体的高度。

10.如权利要求9所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，滚花结束后，切削所述台阶。

11.如权利要求10所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，切削所述台阶至高度为所述凸结体高度的4～6％。

12.如权利要求10所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，采用电火花线切割方法切削所述台阶。

13.如权利要求8所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述滚花刀为双轮滚花刀，所述滚花花纹为凸菱形花纹。

14.如权利要求13所述的溅射环件用凸结体滚花方法，其特征在于，所述凸菱形花纹的TPI值在25以上。