CN110592540A - 一种靶材加工装置和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种靶材的加工装置和加工方法。靶材的加工装置包括夹具、内固定件和外固定件。内固定件包括底板和内定位销，外固定件包括压板和外定位销。靶材加工方法包括：提供夹具，将靶材装夹于夹具上，加工靶材的溅射面；将靶材翻面，在靶材的装配面开设内固定孔；提供底板，在底板上开设内定位孔；采用固定件将靶材固定在底板上；将底板装夹于夹具上，加工靶材的装配面的外曲面；提供压板，在压板上加工配合曲面；在底板开设外固定孔，在压板开设第三固定孔；将靶材固定于底板和压板之间；加工靶材的内曲面和定位槽。本发明的优点是定位精度高，能保证靶材加工的尺寸和精度，同时效率高，成本低。

Description

一种靶材加工装置和加工方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种靶材的加工装置和加工方法。

背景技术

半导体制备工艺中，物理气相沉积(PVD)溅射是一种很常用的镀膜方法。通常一种叫做靶材的材料，在高速粒子的轰击下，其表面的原子或分子脱落，沉积在待沉积的基体上形成膜材料。

在实际生产中，靶材的形状和尺寸随着溅射机台的不同而差异较大，有圆形、矩形和其它各种异型靶材。在异型靶材的制备过程中，由于其形状不规则，结构复杂，其加工难度比普通形状的靶材大幅提高。

图1是一种现有的异型靶材的溅射面示意图。图2是与所述异型靶材的溅射面相对的靶材的装配面。所述装配面包含内曲面21，外曲面22和若干定位槽23。图3是沿A-A和B-B方向的剖视图。该异型靶材加工的难度在于：如何将该靶材的内曲面、内曲面和定位槽加工出来，并保证靶材的内曲面和外曲面同心以及靶材尺寸的加工精度，确保安装在溅射机台上时能与机台固定件相配合，并能正常使用。加工该异型靶材必须在数控加工中心上完成。但是单纯使用现有的夹具，比如虎钳，无法将该些异型靶材固定并加工，同时现有的加工方法也很难保证靶材内外曲面的同心度和加工精度。因此，在加工该异型靶时，需要设计专用的加工装置，同时选择合适的加工方法。现阶段，并未见到有针对该异型靶材的相关的加工装置和加工方法的报道。如何设计加工装置，选择加工方法，保证靶材的尺寸和精度，是生产技术人员需要解决的技术关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的靶材的加工方法和靶材加工的装置，保证靶材加工精度，节约成本、提高效率，以满足半导体溅射靶材的要求。

为了达到以上目的，本发明提供一种靶材加工装置，所述靶材包括一溅射面和一装配面，所述溅射面为平面，所述装配面包含内曲面、外曲面和若干定位槽，所述靶材加工装置包括：

夹具；

内固定件，包括安置于所述靶材溅射面下方通过夹具夹持的底板和安置于所述靶材装配面内曲面以内的内定位销，用于在加工所述靶材的所述装配面的所述外曲面时将所述靶材固定；

外固定件，包括安置于所述靶材装配面的所述外曲面以外的压板和安置于所述压板上的外定位销，用于在加工所述靶材的所述装配面的所述内曲面和定位槽时将所述靶材固定。

可选的，所述内固定件的所述底板上设有若干与所述内固定件的所述内定位销位置相对应的内定位孔。

可选的，所述内固定件的所述底板上设有若干与所述外固定件的所述外定位销位置相对应的外定位孔。

可选的，所述外固定件的所述压板上设有若干与所述内固定件的所述外定位孔位置相对应的第三定位孔。

可选的，所述靶材为长方形靶材，所述长方形靶材的所述溅射面为带圆角的平面，所述长方形靶材的所述装配面的所述内曲面和外曲面均为带圆角的环形，所述长方形靶材的所述定位槽为燕尾槽；

可选的，所述定位销为螺栓、铆钉或者固定插销。

此外，本发明还提供一种靶材的加工方法，所述靶材包括一溅射面和一装配面，所述靶材的所述溅射面为平面，所述靶材的所述装配面包含内曲面、外曲面和若干定位槽，所述靶材加工方法包括：

提供夹具，将所述靶材装夹于所述夹具上，加工所述靶材的所述溅射面；

将所述靶材翻面，在所述靶材的所述装配面开设内固定孔，；

提供底板，在所述底板上开设内定位孔，使所述内定位孔的位置与所述靶材的内固定孔的位置相对应；

采用固定件通过所述内固定孔与所述内定位孔将所述靶材固定在所述底板上；

将所述底板装夹于所述夹具上，加工所述靶材的所述装配面的所述外曲面；

提供压板，在所述压板的与所述靶材的所述装配面的所述外曲面配合的面加工外固定面；

在所述底板开设外固定孔，在所述压板开设第三固定孔，使所述外固定孔的位置与所述压板的第三固定孔的位置相对应；

采用固定件通过所述外固定孔和所述第三固定孔将所述靶材固定于所述底板和所述压板之间；

加工所述靶材的所述装配面的所述内曲面；

加工所述靶材的所述装配面的定位槽。

可选的，所述靶材是Pt、Au、Ag、Ni、Ti及其合金。

与现有技术相比，本发明的技术方案定位精度高，能保证靶材加工的尺寸和精度，同时效率高，成本低，能满足对该异型靶材的加工要求。

附图说明

图1是本发明靶材的溅射面示意图；

图2是本发明靶材的装配面示意图；

图3A和图3B是本发明图2中沿A-A和B-B线的剖视图；

图4是本发明靶材加工过程中一实施例所使用的底板示意图；

图5A和图5B是本发明靶材加工过程中一实施例所使用的压板示意图。

具体实施方式

现有的技术中，加工一些异型靶材时很难将异型靶材较好的固定，从而影响加工的尺寸和精度，加工难度增大，降低加工效率。

为此，本发明提供一种靶材加工装置，靶材包括一溅射面以及相对于溅射面的装配面，所述装配面所述溅射面为平面，所述装配面包含内曲面、外曲面和若干定位槽，所述靶材加工装置包括：夹具；内固定件，包括安置于所述靶材溅射面下方通过夹具夹持的底板和安置于所述靶材装配面内曲面以内的内定位销，用于在加工所述靶材的所述装配面的所述外曲面时将所述靶材固定；外固定件，包括安置于所述靶材装配面外曲面以外的压板和安置于所述压板上的外定位销，用于在加工所述靶材的所述装配面的所述内曲面时将所述靶材固定。

本发明提供的加工装置，能分别通过内固定件和外固定件在靶材的不同加工阶段将靶材固定，与现有加工技术相比，避免了靶材和夹具之间发生位置偏离，保证了靶材的加工精度。另一方面，通过内固定件和外固定件的的配合作用，巧妙选择靶材不同位置的加工顺序，保证了异型靶材的整体尺寸和精度，同时过程简单，加工效率高。

为了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方案作详细的说明。

图1是一种现有的异型靶材的溅射面示意图。图2是与所述异型靶材的溅射面相对的靶材的装配面。所述装配面包含内曲面21，外曲面22和若干定位槽23。图3A和图3B是沿A-A和B-B方向的剖视图。31和41为装配面的外曲面的剖视图，32和42为装配面的内曲面的剖视图，33和43为装配面的定位槽的剖视图。

在本实施例中，所述异型靶材的溅射面为平面，在进行加工时，普通虎钳夹具即可固定，因此，要加工所述靶材的所述溅射面11，首先提供夹具，将所述靶材用所述夹具夹持后对所述靶材的溅射面进行铣削。

进一步的，结合参考图2，需要分别对所述内曲面21，外曲面22和定位槽23分别进行加工，普通夹具很难满足加工要求。在加工所述外曲面22时，需保证靶材在加工过程中不发生相对移动。因此，提供一套内固定件，用于在加工所述外曲面22时对靶材进行固定。参考图4中为所述内固定件的底板的示意图。

结合参考图2和图4，在加工外曲面22前，首先需在所述内固定件的所述底板上开设内定位孔42，同时，还需提供与所述内定位孔相配合的内定位销。参考图4中，所述的内定位孔42是可以是通孔或盲孔，图中所述内定位孔42的数量是两个，也可以是两个以上。实际操作过程中在提供了所述底板和内定位销以后，在靶材上开设与内定位孔42相对的内固定孔，通过所述内定位销将靶材固定在所述底板上，并通过在加工溅射面时所提供的所述夹具进行夹持，即可对外曲面22进行加工。

在加工外曲面22后，需先后对内曲面21和定位槽23进行加工。在本实施例中，内曲面21为带圆角的环形曲面，在加工内曲面时，需要在加工完成后内曲面21和外曲面22同心，保证最终的装配尺寸。加工过程中需将靶材内曲面21以内的部分掏空，并加工所述曲面。因此，提供一套外固定件，用于在加工所述内曲面和所述定位槽时将靶材固定。所述外固定件包括压板和外定位销。参考图5为所述外固定件的所述压板示意图。

结合图2、图4、图5A和图5B，图5A和图5B中所述压板具有与靶材外曲面22相配合的外固定面52，同时在底板上开设外固定孔51，在压板上开设第三固定孔41，通过外定位销将靶材固定。通过外固定件将靶材固定后，即可分别对内曲面21和定位槽23进行加工。在本实施例中，定位槽是燕尾槽，通过外固定件固定后，很容易就能加工出所需燕尾槽。

此外，本实施例中定位销可以是螺栓、铆钉或者固定插销。

在本实施例中，由于加工装置和靶材严密配合，靶材在加工过程中不会发生松动和位移，保证了靶材加工尺寸和精度。

此外，参考图1、图2、图3A、图3B、图4、图5A和图5B，本发明还提供一种靶材加工方法，包括以下步骤：

提供夹具，将所述靶材装夹于所述夹具上，加工所述靶材的所述溅射面11；

将所述靶材翻面，在所述靶材的所述装配面开设内固定孔；

提供底板，在所述底板上开设内定位孔42，使所述内定位孔的位置与所述靶材的内固定孔的位置相对应；

采用固定件通过所述靶材的内固定孔与所述内定位孔42将所述靶材固定在所述底板上；

将所述底板装夹于所述夹具上，加工所述靶材的所述装配面的所述外曲面22；

提供压板，在所述压板的与所述靶材的所述装配面的所述外曲面配合的面加工配合曲面52；

在所述底板开设外固定孔41，在所述压板开设第三固定孔51，使所述外固定孔的位置与所述压板的第三固定孔的位置相对应；

采用固定件通过所述外固定孔和所述第三固定孔将所述靶材固定于所述底板和所述压板之间；

加工所述靶材的所述装配面的所述内曲面21；

加工所述靶材的所述装配面的定位槽23。

在本实施例中，所述靶材是Pt、Au、Ag、Ni、Ti及其合金。

需要说明的是，本方法可以但不限于采用上述的靶材加工装置来实现。

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 (8)

1.一种靶材加工装置，其特征在于，所述靶材包括一溅射面和一装配面，所述溅射面为平面，所述装配面包含内曲面、外曲面和若干定位槽，所述靶材加工装置包括：夹具；内固定件和外固定件，

所述内固定件，包括安置于所述靶材溅射面下方通过夹具夹持的底板和安置于所述靶材装配面内曲面以内的内定位销，用于在加工所述靶材的所述装配面的所述外曲面时将所述靶材固定；

所述外固定件，包括安置于所述靶材装配面外曲面以外的压板和安置于所述压板上的外定位销，用于在加工所述靶材的所述装配面的所述内曲面和所述定位槽时将所述靶材固定。

2.如权利要求1所述的靶材加工装置，其特征在于，所述内固定件的底板上设有若干与所述内固定件的内定位销位置相对应的内定位孔。

3.如权利要求1所述的靶材加工装置，其特征在于，所述内固定件的底板上设有若干与所述外固定件的外定位销位置相对应的外定位孔。

4.如权利要求1所述的靶材加工装置，其特征在于，所述外固定件的压板上设有若干与所述内固定件的外定位孔位置相对应的第三定位孔。

5.如权利要求1所述的靶材加工装置，其特征在于，所述靶材为长方形靶材，所述长方形靶材的溅射面为带圆角的平面，所述长方形靶材的装配面的内曲面和外曲面均为带圆角的环形，所述长方形靶材的定位槽为燕尾槽。

6.如权利要求1所述的靶材加工装置，其特征在于，所述定位销为螺栓、铆钉或者固定插销。

7.一种靶材的加工方法，其特征在于，所述靶材包括一溅射面和一装配面，所述靶材的溅射面为平面，所述靶材的装配面包含内曲面、外曲面和若干定位槽，所述靶材加工方法包括：

提供夹具，将所述靶材装夹于夹具上，加工靶材的溅射面；

将所述靶材翻面，在所述靶材的装配面开设内固定孔，；

提供底板，在所述底板上开设内定位孔，使内定位孔的位置与靶材的内固定孔的位置相对应；

采用固定件通过内固定孔与内定位孔将靶材固定在所述底板上；

将底板装夹于所述夹具上，加工靶材的装配面的外曲面；

提供压板，在压板的与靶材的装配面的外曲面配合的面加工配合曲面；

在底板开设外固定孔，在压板开设第三固定孔，使外固定孔的位置与压板的第三固定孔的位置相对应；

采用固定件通过外固定孔和第三固定孔将靶材固定于底板和压板之间；

加工靶材的装配面的内曲面；

加工靶材的装配面的定位槽。

8.如权利要求7所述的靶材的加工方法，其特征在于，所述靶材是Pt、Au、Ag、Ni、或Ti或其合金。