CN112975295A - 一种半导体用铌靶材组件的制备方法 - Google Patents

一种半导体用铌靶材组件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：将铌靶材与背板进行焊接，对焊接后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，洗涤以及干燥后得到所述铌靶材组件。所述铌靶材组件适用于新型机台，且所述制备方法具有极高的结合率，以及较低的缺陷率。

Description

一种半导体用铌靶材组件的制备方法
技术领域
本发明属于靶材加工领域，涉及一种铌靶材组件的制备方法，尤其涉及一种半导体用铌靶材组件的制备方法。
背景技术
众所周知，铌具有热导率好，熔点高，耐腐蚀性好，被工业广泛应用。
溅射靶材铜背板(Sputtering Target Back Plate，BP)：金属溅射靶材是溅射沉积技术中用做阴极的材料。该阴极材料在溅射机台中被带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积。由于金属溅射靶材往往是高纯的铝、铜、钛、镍、钽及贵金属等比较贵重的材料，所以在其制造时常常使用比较普通的材料来作为铜背板。铜背板起到支撑靶材、冷却、降低成本等作用，常用的材料有铝合金(ALBP)、铜合金(CUBP)等。
CN 109706427 A公开了一种平面铌靶材的制备方法，包括如下步骤：(1)取铌锭进行锻造，锻造的具体方式为径向型砧打圆轴向拔长，将锻造后的铌锭进行酸洗，将酸洗后的铌锭进行热处理；(2)将步骤(1)得到的铌锭进行再次锻造，锻造的具体方式为90度换向压扁锻造，将锻造后的铌锭进行酸洗，将酸洗后的铌锭进行热处理；(3)将步骤(2)得到的铌锭进行轧制得到铌板，对铌板进行热处理，得到平面铌靶材。该制备方法在轧制阶段使铌锭变形更均匀，并且在加工后配合中间的热处理工艺，使铌靶材的组织越来越均匀化，细化，最终得到组织均匀、晶粒度小于50μm的等轴晶组织平面铌靶材。
CN 108930020 A公开了一种钼铌靶材制作工艺，包括步骤一、原料混合；步骤二、胶套装粉作业；步骤三、冷等静压作业，常温升压，并且保持预定时间后，去除压力；步骤四、热等静压步骤，将经过冷等静压作业成型的成品进行包套作业，依次在内部材料上包套有内层包套、外层包套，将外层包套进行焊接密封；将经过包套作业后的成品的内部材料与内层包套之间气体除去；经过除气后，对产品进行热等静压作业。能提高MoNb合金靶材的密度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述铌靶材组件适用于新型机台，且所述制备方法具有极高的结合率，以及较低的缺陷率。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将铌靶材与背板进行焊接，对焊接后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，洗涤以及干燥后得到所述铌靶材组件。
作为本发明优选的技术方案，所述铌靶材的纯度为3N级。
作为本发明优选的技术方案，所述背板包括铜背板。
作为本发明优选的技术方案，所述背板焊接前进行车削处理为半成品状态。
作为本发明优选的技术方案，所述焊接的方法为钎焊。
优选地，所述钎焊的焊料包括铟焊料。
作为本发明优选的技术方案，述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～7.62μm，如5.10μm、5.15μm、5.20μm、5.30μm、5.50μm、5.80μm、6.00μm、6.20μm、6.50μm、6.80μm、7.00μm、7.20μm、7.50μm或7.60μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，如0.05μm、0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm或0.35μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述抛光处理后除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.8μm，如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm或0.7μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述洗涤包括水洗以及油洗。
本发明中，所述水洗可以是使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，所述油洗可以是使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗。
作为本发明优选的技术方案，所述干燥的方法包括真空干燥。
优选地，所述真空干燥的温度为60～80℃，如62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃或78℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述真空干燥的时间为30～60min，如35min、40min、45min、50min或55min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，由于客户端使用的新型机台与现有技术中的常用机台存在区别，其区别主要在于新型机台采用可以360°转动的靶台，以实现全方位镀膜。因此传统靶材的形状，以及表面处理工艺均需要改进以满足新型机台的镀膜需求。因此对传统铌靶材组件的制备方法进行改进，改进点在于在焊接前对背板进行车削处理，以满足新型机台靶台的安装要求，同时改进喷砂处理的粗糙度参数，避免在溅射过程中靶台的转动导致的溅射脱靶的现象。
作为本发明优选的技术方案，所述半导体用铌靶材组件的制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～7.62μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.8μm；
然后进行水洗以及油洗以及真空干燥，得到所述铌靶材组件。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述铌靶材组件适用于新型机台，且所述制备方法具有极高的结合率，以及较低的缺陷率。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 7.50～7.62μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.8μm；
使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，再使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗，60℃下真空干燥60min得到所述铌靶材组件。
实施例2
本实施例提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 7.50～7.62μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.8μm；
使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，再使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗，60℃下真空干燥60min得到所述铌靶材组件。
实施例2
本实施例提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～5.20μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.1μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.2μm；
使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，再使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗，80℃下真空干燥30min得到所述铌靶材组件。
实施例3
本实施例提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.50～5.80μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.2μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.4μm；
使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，再使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗，70℃下真空干燥45min得到所述铌靶材组件。
实施例4
本实施例提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 6.50～7.00μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.3μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.6μm；
使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，再使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗，70℃下真空干燥45min得到所述铌靶材组件。
实施例5
本实施例提供一种半导体用铌靶材组件的制备方法，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 6.00～6.35μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.25μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.5μm；
使用清洗剂以及高压水枪进行初步去油，再使用航空煤油以及超声波进行深度去油清洗，75℃下真空干燥35min得到所述铌靶材组件。
实施例1-5使用的铌靶材为3N纯度，铜背板为CuZn合金，使用C18200，硬度142.5～164.3HV，电导率范围：46.4～50ms/m。采用C-SCAN检测验证焊接效果，其检测条件如表1所示，结果如表2所示。
表1
检测条件 产品
探头 10MHZ
感度 36dB
材料声速 4000m/s
水距离 85.38mm
X轴间距 0.2mm
Y轴间距 0.2mm
扫描速度 100mm/s
扫描范围 /
扫描方向 Y-X
阀值 TH＝60
表2
整体结合率/％ 单个缺陷率/％
实施例1 99.0 1.1
实施例2 99.6 0.3
实施例3 99.2 0.7
实施例4 99.3 0.6
实施例5 99.5 0.5
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体用铌靶材组件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将铌靶材与背板进行焊接，对焊接后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，洗涤以及干燥后得到所述铌靶材组件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铌靶材的纯度为3N级。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述背板包括铜背板。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述背板焊接前进行车削处理为半成品状态。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述焊接的方法为钎焊；
优选地，所述钎焊的焊料包括铟焊料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理的粗糙度为Ra5.08～7.62μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm；
优选地，所述抛光处理后除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.8μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤包括水洗以及油洗。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方法包括真空干燥；
优选地，所述真空干燥的温度为60～80℃；
优选地，所述真空干燥的时间为30～60min。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将所述铜背板车削至半成品状态，并与铌靶材使用铟焊料进行钎焊，对钎焊后的所述铌靶材表面以及背板进行车削处理；
对车削后的所述铌靶材以及背板依次进行喷砂处理以及抛光处理，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～7.62μm，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，除溅射面外的所述铌靶材以及背板其他面的粗糙度Ra≤0.8μm；
然后进行水洗以及油洗以及真空干燥，得到所述铌靶材组件。
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