專利名稱：靶材組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及靶材組件的制作方法。
背景技術：
物理氣相沉積(PVD)技術，例如'減射，應用于很多領域，用于提供帶有原子級光滑表面的具有精確控制厚度的薄膜材料沉積物。在濺射過程中，位于充滿惰性氣體氣氛的腔室里的靶材暴露于電場中而產生等離子區(qū)。這個等離子區(qū)中的等離子與濺射靶材的表面發(fā)生碰撞，從而從靶材表面逸出原子。靶材與待涂布基材之間的電壓差使得逸出原子在基材表面上形成預期的膜層。
一般，靶材組件是由符合濺射性能的靶材坯料和與所述靶材結合、具有一定強度的背板構成。所述背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并具有傳導熱量的功效。在濺射過程中，所述靶材組件的工作環(huán)境比較惡劣，例如，耙材組件工作溫度較高，例如300度至500度；另外，靶材組件的一側充以冷卻水強冷，而另一側則處于10力Pa的高真空環(huán)境下，由此在耙材組件的相對二側形成有巨大的壓力差；再有，靶材組件處在高壓電場、磁場中，受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環(huán)境下，如果靶材組件中靶材坯料與背板之間的結合度較差，將導致靶材坯料在受熱條件下變形、開裂、并與結合的背板相脫落，使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射基臺造成損傷。
因此選擇一種有效的焊接方式，使得靶材坯料與背板實現(xiàn)可靠結合，滿足長期穩(wěn)定生產、使用靶材坯料的需要，就顯得十分必要。當前大多數(shù)靶材的加工方法是通過釬焊工藝將坯料與背板結合在一起，
在申請?zhí)枮?0109471.4的中國專利中可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的坯料與背板結合在一起的工藝，在現(xiàn)有的工藝中，通常需要使用焊錫(包括有鉛焊錫、無鉛焊錫、銦等)將坯料與背板焊接。而且靶材的焊錫的選擇有很高的要求，例如在成分、純度等參數(shù)上要求嚴格，購買價格昂貴，有些甚至需要從國外購買，采購周期長。而且焊錫焊接的靶材，長時間暴露在空氣中，焊接層的焊錫容易氧化。
而采用公知的擴散焊接靶材的加工方法，對于比較軟的焊接材料，例如鋁或者鋁合金等，很容易造成制備靶材組件過程中鋁或者鋁合金的變形，導致后續(xù)工藝步驟復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種靶材組件的制作方法，能夠降低制備投入，制備耙材組件過程中鋁或者鋁合金等金屬靶材坯料不會變形，制作的靶材組件長久耐用。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，包括提供焊接材料，所述焊接材料包括靶材坯料和背板；比較靶材坯料和背板的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工，對靶材坯料進行清洗處理，對所述背板進行清洗處理；將所述靶材坯料采用模具固定，利用擴散焊接將靶材坯料與背板焊接形成靶材組件。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所制作的靶材組件沒有選用昂貴的焊錫，節(jié)約了制備成本，并且在制備靶材組件過程中鋁或者鋁合金等金屬靶材坯料不會變形，制作的靶材組件長久耐用。


圖1為本發(fā)明一個實施例制作靶材的流程圖；圖2至圖7為根據(jù)圖1所示流程制作靶材的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，所述方法包括提供焊接材料，所述焊接材料包括靶材坯料和背板；比較靶材坯料和背板的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工，對靶材坯料進行清洗處理，對所述背板進行清洗處理；將所述靶材坯料采用模具固定，利用擴散焊接將靶材坯料與背板焊接形成靶材組件。
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
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步驟S1，提供焊接材料，所述焊接材料包括靶材坯料和背板；
步驟S2,比較靶材坯料和背板的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工，對靶材坯料進行清洗處理，對所述背板進行清洗處理；
步驟S3，將所述靶材坯料采用模具固定，利用擴散焊接將靶材坯料與背板焊接形成靶材組件。
下面結合附圖對于上述實例過程進行詳細說明。結合圖1和圖2所示，如步驟Sl所述，提供焊接材料，所述焊接材料包括靶材坯料10和背板20。在本實施例中，所述靶材坯料10的材料可以選自純度為99.999%的純鋁、純度為99.999%的純鋁、硅、銅的合金(其中鋁含量98.5%，硅含量1%，銅含量0.5%)，純度為99.999%的純鋁與硅的合金(其中鋁含量99°/。，硅含量1%),純度為99.999%的純鋁與銅的合金(其中鋁含量99.5%,銅含量0.5%)等材料。靶材坯料10的形狀，根據(jù)應用環(huán)境、濺射設備的實際要求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種，且其厚度可以為1 mm至80 mm不等。優(yōu)選方案為圓形，直徑為在i殳計尺寸上加2mm至5mm的余量，厚度為在設計尺寸上加lmm至3mm的余量。增加余量的目的是對形成靶材組件之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。
所述背板20的材料可以選自純度為99.999%的純鋁、型號為A6061、ZL105等鋁材料或者鋁合金材料。背板20的形狀，根據(jù)應用環(huán)境、'踐射設備的實際要求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種，且其厚度可以為1 mm至80mm不等。優(yōu)選方案為圓形，直徑為在設計尺寸上加10mm至20mm的余量。增加余量的目的是對形成靶材組件之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。
結合圖1和圖3所示，如步驟S2所述，比較靶材坯料10和背板20的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工，對靶材坯料10進行清洗處理，對所述背板20進行清洗處理。
具體包括，比較靶材坯料10和背板20的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工。在本實施例中，所述靶材坯料10的材料可以選自純度為99.999%的純鋁，所述背板20的材料可以選自鋁合金材料，背板20的硬度大于耙材坯料10，對背板20進行機械加工。如圖3所示，把背板20的焊接面加工成螺紋狀，目的為可以提高擴散焊接的結合。具體地說，螺紋狀的背板20的焊接面可以在后續(xù)擴散焊接過程中，更加容易地穿透靶材坯料10的焊接表面，使得靶材坯料10和背板20更加容易結合。。
對耙材坯料10的清洗處理。清洗靶材坯料10的方法有多種，其中的一個例子就是用有機溶劑清洗。所述有機溶劑則可以是酒精、異丁醇IBA、異丙醇IPA或混丙醇IPB中的任一種。優(yōu)選地，選取異丙醇IPA 。
對背板20的清洗處理。清洗背板20的方法有多種，其中的一個例子就是用有機溶劑清洗。所述有機溶劑則可以是酒精、異丁醇IBA、異丙醇IPA或混丙醇IPB中的任一種。優(yōu)選地，選取異丙醇IPA。
結合圖1和圖4、圖5、圖6、圖7,如步驟S3所述將所述靶材坯料10采用模具30固定，利用擴散焊接將靶材坯料10與背板20焊接形成靶材組件。具體包括，對靶材坯料10用模具30固定。如圖4所示，采用模具30將 耙材坯料10固定住，目的為保證后續(xù)的擴散焊接過程中，靶材坯料10在擴 散焊接的壓力作用下不發(fā)生塑性變形，同時又能獲得足夠的壓力保證焊接成 功。所述模具30的材料可以選自耐高溫模具鋼。在本實施例中，模具30的 形狀為能固定靶材坯料10的中空結構，優(yōu)選的，模具30為圓環(huán)結構，模具 內徑為等于圓形靶材坯料10的直徑，外徑比內徑大100mm,厚度為比圓形靶 材坯料10厚度厚2mm至5mm。模具30將靶材坯料10固定，工藝可以為將 模具30放入加熱爐中升溫到200°C至300°C ，并保溫0.5小時至1小時；將靶 材坯料IO放入加熱爐中升溫到200。C至300°C，并保溫0.5小時至1小時。利 用模具30固定住靶材坯料10。
如圖5、圖6、圖7所示，將靶材坯料10和背板20擴散焊接形成靶材。 具體可以為，將背^反20放入加熱爐中升溫到200。C至30(TC，并保溫0.5小時 至1小時，將帶有模具30固定的靶材坯料10焊接面與背板20的焊接面接觸， 并施加50兆帕至160兆帕的壓力，保壓時間為10分鐘至60分鐘，使得耙材 坯料10焊接面與背板20的焊接面結合，形成靶材；將加壓后的靶材放入加 熱爐中，升溫到20(TC至30(TC，并保溫3小時至5小時，空冷，取下模具30。
一并參照圖4至圖7，在本發(fā)明中，采用了擴散焊接的方法，不需要額外 的焊錫，節(jié)約了成本。并且在擴散焊接中引入了模具30固定的靶材坯料IO， 使得靶材坯料IO在擴散焊接的過程中不會變形，并且能夠讓結合壓強達到130 兆帕。制備的靶材組件具有結合緊密度高，經久耐用的優(yōu)點。
雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
1. 一種靶材組件的制作方法，其特征在于，包括提供焊接材料，所述焊接材料包括靶材坯料和背板；比較靶材坯料和背板的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工，對靶材坯料進行清洗處理，對所述背板進行清洗處理；將所述靶材坯料采用模具固定，利用擴散焊接將靶材坯料與背板焊接形成靶材組件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述靶材坯料的材料具體選自鋁或者鋁合金。
3. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述背板材料具體選自鋁或者鋁合金。
4. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述靶材坯料的清洗處理具體為使用含有酒精或IPA等的有機溶劑進行清洗。
5. 根據(jù)權利要求1所述的耙材組件的制作方法，其特征在于，所述機械加工為把焊接材料的焊接面加工成螺紋狀。
6. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述背板的清洗處理具體為使用含有酒精或IPA等的有機溶劑進行清洗。
7. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述擴散焊接的壓強為50兆帕至160兆帕。
8. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述擴散焊接的保壓時間為10分鐘至60分鐘。
9. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述擴散焊接的擴散熱處理溫度為200。C至300°C。
10. 根據(jù)權利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述擴散焊接保溫時間為3小時至5小時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靶材組件制作方法，其中靶材制作方法包括，提供焊接材料，所述焊接材料包括靶材坯料和背板；比較靶材坯料和背板的硬度，對硬度比較高的焊接材料進行機械加工，對靶材坯料進行清洗處理，對所述背板進行清洗處理；將所述靶材坯料采用模具固定，利用擴散焊接將靶材坯料與背板焊接形成靶材組件。本發(fā)明能夠降低制備投入，制備靶材組件過程中鋁或者鋁合金等金屬靶材坯料不會變形，制作的靶材組件長久耐用。
文檔編號B23K20/26GK101543935SQ20091012724
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權日2009年3月12日
發(fā)明者慶 劉, 姚力軍, 歐陽琳, 杰 潘, 王學澤 申請人:寧波江豐電子材料有限公司