CN113290351A - 一种延长钨钛靶材寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，对喷砂区域进行遮蔽处理；对溅射面斜面进行铣削花纹处理；去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理；对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理。所述方法可以解决钨钛靶材在使用后期的剥离问题，延长钨钛靶材寿命。

Description

一种延长钨钛靶材寿命的方法
技术领域
本发明属于靶材制造领域，涉及一种延长钨钛靶材寿命的方法。
背景技术
磁控溅射技术广泛应用在机械、电子和半导体等技术领域。其原理是利用荷能粒子(离子或中性原子、分子)轰击靶材表面，使靶材近表面的各种粒子获得足够大的能量，最终逸出靶材表面，沉积在衬底上形成薄膜。
钨钛靶材在使用的过程中，随着溅射的进行而不断的消耗，当腐蚀达到一定深度后，钨钛靶材与背板的结合程度会急剧下降，在使用末期会造成钨钛靶材与背板的剥离，从而降低了钨钛靶材的实际使用寿命，因此急需提供一种延长钨钛靶材使用寿命的方法。
CN201068469Y公开了一种可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶，该磁控溅射靶包括靶材、靶背板、绝缘垫、靶阴极框架、阴极挡板，磁铁和导磁极靴调整垫，可移动的磁铁和导磁调整垫可调整靶材表面磁场的均匀性和等离子体的均匀性，使等离子体刻蚀靶材的速率降低，使靶材端部和中间部位被刻蚀之差减小，从而提高靶材利用率。
CN111428417A公开了一种预测靶材使用寿命的方法，该方法包括以下步骤：(1)使用三维扫描的方法，获取靶材溅射前和溅射后的形貌图，采用靶材溅射前和溅射后的形貌图结合制得表面侵蚀曲线，从所述表面侵蚀曲线中得到靶材的原始厚度和靶材的最小剩余厚度；(2)构建所述靶材的最小剩余厚度、溅射功耗和所述靶材的原始厚度的函数关系，通过所述函数关系来预测所述靶材的使用寿命。所述方法能够反映靶材的真实形貌，快速找到靶材表面的实际溅射最深处，准确地得到靶材的最小剩余厚度，使靶材的利用率达到最大；所述方法适应用于各种靶材，应用范围较广。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法可以解决钨钛靶材在使用后期的剥离问题，延长钨钛靶材寿命。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理。
本发明中，采用车削斜角处理、铣削花纹处理以及喷砂处理，三种处理方法协同作用，提高了钨钛靶材在溅射过程中的腐蚀均匀性，避免了由于溅射磁场强度不均，导致的局部腐蚀深度过深，而使得靶材局部与背板结合率急剧降低，导致的靶材剥离的问题，提高了钨钛靶材的使用寿命。
作为本发明优选的技术方案，所述车削斜角处理的角度为10～20°，如11°、12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°或19°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，所述遮蔽处理为贴附电工胶带。
作为本发明优选的技术方案，所述花纹的粗糙度为Ra 10～26μm，如11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm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，在车削花纹处理后，对花纹进行清洗处理，如采用清洁剂与清水进行洗涤后，再使用酒精进行洗涤并烘干的方法，该清洗方法仅为简单举例，其他对花纹进行清洗的方法亦可适用于本发明。
作为本发明优选的技术方案，所述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～7.62μm，如5.10μm、5.20μm、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。
作为本发明优选的技术方案，所述抛光处理后铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm。
作为本发明优选的技术方案，所述抛光处理后除溅射面以及铜背板O-ring槽底部外的其余面的粗糙度≤0.8μm。
作为本发明优选的技术方案，所述背板为无氧铜背板。
作为本发明优选的技术方案，上述延长钨钛靶材寿命的方法包括以下步骤：
对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为10～20°，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 10～26μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～7.62μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法可以解决钨钛靶材在使用后期的剥离问题，延长钨钛靶材寿命。
附图说明
图1为本发明提供的延长钨钛靶材寿命的方法中铣削花纹处理区域示意图；
图2为本发明提供的延长钨钛靶材寿命的方法中喷砂处理区域示意图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及无氧铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为10，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 10～12μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.08～5.20μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
实施例2
本实施例提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及无氧铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为20°，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 22～26μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra 7.35～7.62μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
实施例3
本实施例提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及无氧铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为12°，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 12～15μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra 5.20～5.50μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
实施例4
本实施例提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为18°，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 22～25μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra 7.20～7.50μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
实施例5
本实施例提供一种延长钨钛靶材寿命的方法，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为15°，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 15～18μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra 6.00～6.35μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
对比例1
本对比例除了不对溅射面的边缘进行车削斜角处理外，其余条件均与实施例5相同。
对比例2
本对比例除了不进行铣削花纹处理外，其余条件均与实施例5相同。
对比例3
本对比例除了不进行喷砂处理外，其余条件均与实施例5相同。
实施例1-5以及对比例1-3使用的钨钛靶材为5N纯度，铜合金背板为无氧铜背板。采用C-SCAN检测验证焊接效果，在使用溅射功率110kw溅射1h，重复20次后，再次进行焊接效果检测，其检测条件如表1所示，结果如表2所示。
表1
Figure BDA0003083101330000061
Figure BDA0003083101330000071
表2
初始整体结合率/％ 末期整体结合率/％
实施例1 98.2％ 72.1％
实施例2 98.3％ 75.6％
实施例3 98.2％ 73.7％
实施例4 98.1％ 74.9％
实施例5 98.2％ 74.2％
对比例1 98.2％ 43.7％
对比例2 98.1％ 45.5％
对比例3 98.2％ 45.1％
通过表1的测试结果可以发现，在初始靶材与背板的结合率几乎相同的情况下，对比例1-3在分别不进行车削斜角处理、铣削花纹处理以及喷砂处理，在进行溅射功率110kw溅射1h，重复20次后，靶材与背板的整体结合率下降至50％以下，靶材与背板的剥离风险大大提高，而采用本申请提供的延长钨钛靶材寿命的方法处理后，在使用末期靶材与背板的集合率依旧可以达到70％以上，靶材剥离风险大大降低。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、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。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种延长钨钛靶材寿命的方法，其特征在于，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车削斜角处理的角度为10～20°。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述遮蔽处理为贴附电工胶带。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述花纹的粗糙度为Ra 10～26μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述喷砂处理的粗糙度为Ra5.08～7.62μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述抛光处理后铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述抛光处理后除溅射面以及铜背板O-ring槽底部外的其余面的粗糙度≤0.8μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述背板为无氧铜背板。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
对焊接后的钨钛靶材以及铜背板的溅射面的边缘进行车削斜角处理，所述车削斜角处理的角度为10～20°，使用电工胶带对喷砂区域进行遮蔽处理；
对溅射面斜面进行铣削花纹处理，所述花纹的粗糙度为Ra 10～26μm；
去除遮蔽物对喷砂区域进行喷砂处理，述喷砂处理的粗糙度为Ra5.08～7.62μm；
对钨钛靶材以及铜背板进行抛光处理，所述抛光处理后溅射面的粗糙度Ra≤0.4μm，铜背板O-ring槽底部的粗糙度Ra≤0.4μm，其余面的粗糙度≤0.8μm。
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