專利名稱：銅靶材表面的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅靶材表面的處理方法，尤其涉及一種改善銅靶材表面 的噴丸方法。
背景技術(shù)：
以一定能量的粒子(離子或中性原子、分子)轟擊固體表面，使固體近 表面的粒子獲得足夠大的能量而最終逸出固體表面，這種賊出的、復(fù)雜的粒 子散射過程稱為濺射。目前，常應(yīng)用賊射工藝進(jìn)行薄膜沉積，在此過程中， 被轟擊的固體材料稱為靶材，需要沉積的薄膜材料決定靶材的材質(zhì)。例如， 在半導(dǎo)體器件制作中，需要在硅襯底上沉積一層金屬銅薄膜，則應(yīng)用銅靶材 進(jìn)行賊射。
靶材由靶材坯料(Target Blank)和支撐靶材坯料的背板(Backing Plate) 組成。靶材坯料可以為單質(zhì)靶材、合金耙材，或者化合物乾材。單質(zhì)粑材一 般為高純度的A1、 Ta、 Ti、 Cu等金屬。合金靶材為鈦鋁、鎳銅、鈥鉻等。化 合物靶材為氧化硅、氧化鋁。支撐坯料的背板通常采用銅、鋁材料組成。申 請?zhí)枮?00510114034的中國專利，公開了 一種濺射靶用背襯板。將靶材坯料 與背板焊接到一起，共同組成了濺射用的輩巴材。
在薄膜沉積的濺射工藝中，濺射效果的好壞高度依賴于濺射腔室的清潔 度。因為，即使一個小小的碎片也會破壞沉積在基底表面的薄膜。
申請?zhí)?00410083416.0的中國專利(以下簡稱背景專利申請)提供一種具 有改進(jìn)表面結(jié)構(gòu)的賊射耙材。如圖l耙材的結(jié)構(gòu)示意圖所示，革巴材l分為賊射 區(qū)域2和非濺射區(qū)域3、非濺射區(qū)域4。如圖2靶材1的剖面圖所示，在一個實施例中，將非濺射區(qū)3、非濺射區(qū)域4擴(kuò)孔入靶材1的表面里，使非濺射區(qū)3、非
濺射區(qū)域4置于 一個^氐于賊射區(qū)2的^立置。
濺射過程中，高速離子轟擊靶材1的濺射區(qū)域2，濺射出的靶材材料除了 會沉積在基底表面，也會沉積在沉積腔室內(nèi)的其他表面上，包括靶材的非濺 射區(qū)域3、非濺射區(qū)域4。由于等離子氣氛的高能特性，重新沉積在靶材l非濺 射區(qū)3、非賊射區(qū)域4的材料會再次溢出，而溢出的碎片會污染沉積在基底表 面的薄膜。
為了克服上面的問題，該背景專利申請對靶材1的非濺射區(qū)域3、非濺射 區(qū)域4表面進(jìn)行兩次粗糙化處理，首先進(jìn)行宏觀的粗糙處理，然后利用噴砂或 者噴丸進(jìn)行微觀的粗糙處理。這樣提高了非濺射區(qū)3、 4的粘翁性，使粗糙化 后的非賊射區(qū)域3、非'減射區(qū)域4能夠更好的粘附住重新沉積到非濺射區(qū)的靶 材材料，防止其再次溢出的概率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出高質(zhì)量、高效率銅把材表面的處理方法。
本發(fā)明提供的一種銅靶材表面的處理方法，包括 將銅耙材區(qū)分出濺射區(qū)和非濺射區(qū)； 用125號玻璃珠對所述非濺射區(qū)的表面進(jìn)行噴丸處理； 其中，噴丸處理中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面所成角度為45°
的整數(shù)倍。
噴丸處理中，噴射彈丸方向與非賊射區(qū)的表面成45。。 噴丸處理中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面成90。。 噴丸處理中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面成135°。 將非'踐射區(qū)的表面分為第一非濺射區(qū)表面和第二非濺射區(qū)表面，用125 號玻璃珠對第一非濺射區(qū)表面和第二非濺射區(qū)表面進(jìn)行所述噴丸處理，其中，第一非濺射區(qū)表面和第二非濺射區(qū)表面不屬于一個平面。
先對第一非濺射區(qū)表面進(jìn)行所述噴丸處理，后對第二非濺射區(qū)表面進(jìn)行
所述噴丸處理。
同時對第一非濺射區(qū)表面、第二非濺射區(qū)表面進(jìn)行噴丸處理。 進(jìn)行噴丸處理前，對125號玻璃珠進(jìn)行彈丸篩選。
對125號玻璃玉朱進(jìn)行彈丸篩選包括
選取125號玻璃珠的最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)；
去除覆蓋住最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)表面的125號玻璃珠；
選取125號玻璃珠的最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)；
去除通過最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)表面的125號玻璃珠。 對125號玻璃^朱進(jìn)行彈丸篩選前，對彈丸質(zhì)量預(yù)先評定。 對彈丸質(zhì)量預(yù)先評定包括
按網(wǎng)洞大小選用若干125號玻璃珠篩網(wǎng)；
根據(jù)網(wǎng)洞由大到小順序依次從上到下放置篩網(wǎng)，網(wǎng)洞最大放置在最
上，網(wǎng)洞最小放置在最下；
將全部125號玻璃珠倒入網(wǎng)洞最大的篩網(wǎng)，白剛玉會依據(jù)大小的不
同落入網(wǎng)洞不同的篩網(wǎng)；
將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠倒入相應(yīng)編號的容器中； 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠在電子秤上稱量并記錄數(shù)據(jù)； 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠的重量相加得出總的重量； 計算出各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠的重量占總重量的百分比。
進(jìn)行噴丸處理前，對銅靶材表面的濺射區(qū)進(jìn)行遮蔽保護(hù)。
進(jìn)行噴丸處理后，進(jìn)行粗糙度^r查。
噴丸處理中，空壓才幾氣壓為6.0xl05~6.5xl05Pa。
噴丸處理中，噴嘴到非濺射區(qū)表面距離為20-30mm。噴射角度，即沒有增加工藝復(fù)雜度、難度，又可以高質(zhì)量、高效率改善銅靶 材表面的粗糙度。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)中靶材的結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)中靶材的剖面示意圖3是本發(fā)明一個實施例中銅靶材的剖面示意圖4是本發(fā)明另一個實施例中銅靶材的剖面示意圖5是本發(fā)明銅靶材表面的處理方法流程圖6是本發(fā)明一個較佳實施例的銅靶材表面的處理方法流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的一種改善銅靶材表面的噴丸方法，包括將銅靶材區(qū)分出 濺射區(qū)和非濺射區(qū)；以及，用125號玻璃珠對非濺射區(qū)的表面進(jìn)行噴丸處理， 并且噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面所成角度為45。的整數(shù)倍。其中，125號 玻璃珠是指每平方英寸內(nèi)含有125粒玻璃珠。
如圖5所示，進(jìn)行步驟Sl,將銅靶材區(qū)分出濺射區(qū)和非濺射區(qū)。
參考圖3,將銅靶材11的表面分為濺射區(qū)表面112和水平的第一非濺射 區(qū)表面113、垂直的第二非濺射區(qū)表面114。兩個非濺射區(qū)表面也可以是互成 其他角度的平面，例如兩個非濺射區(qū)表面互成100°夾角，本實施例僅以垂直 和水平的兩個非賊射區(qū)表面作示例性說明。
然后，在S5步驟中，用125號玻璃珠對非濺射區(qū)的表面進(jìn)行噴丸處理， 其中，玻璃珠噴射角度可以為45°、 90°、 135。其中之一。
噴丸就是以彈丸，利用壓縮空氣或機(jī)械離心力為動力和摩擦力進(jìn)行表面的方法。影響噴丸質(zhì)量的主要因素有彈丸材料、彈丸直徑、彈丸速度、彈
丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時間、覆蓋率等。任何一個參數(shù)的變化 都會不同程度地影響噴丸強(qiáng)化的效果，其中對于彈丸的材料、硬度、尺寸、 粒度，以及噴射的角度尤其重要。
本發(fā)明選擇每平方英寸內(nèi)含有125粒玻璃珠的125號玻璃珠作為噴丸才幾 使用的彈丸。舉一個較佳實施例，噴丸機(jī)采用氣動式噴丸機(jī)。氣動式噴丸機(jī) 是由空氣壓縮機(jī)供給壓縮空氣，壓縮空氣通過噴槍時造成負(fù)壓將彈丸吸入并 高速噴出噴嘴，形成彈丸流噴射到零件表面。噴丸機(jī)中還有一個使零件運(yùn)動 的機(jī)構(gòu)，能保證噴丸的均勻性和有一定的覆蓋范圍。
將125號玻璃珠倒入噴丸機(jī)，使空壓機(jī)氣壓為6.0xl05~6.5xl05Pa，氣壓 變幅為0.5xl05 ~ 1.0xl05Pa,;少桶氣壓為4.5xl05 ~ 5.5xl05Pa, 4旦不3尋小于 4.0xl05Pa。壓縮空氣必須經(jīng)冷卻裝置及油水分離器處理，以保證干燥、無油。 將壓縮空氣閥緩慢打開，氣壓不準(zhǔn)超過0.8MPa。
如圖3、圖4所示，分別對第一非濺射區(qū)表面113和第二非濺射區(qū)表面 114進(jìn)行噴丸處理。對第一非濺射區(qū)表面113進(jìn)行噴丸操作時，保持噴嘴到第 一非'踐射區(qū)表面113距離不超過5cm,最好在20-30mm。噴嘴噴出的125號 玻璃珠方向115與第一非濺射區(qū)表面113的夾角A為45°。
對第二非賊射區(qū)114進(jìn)行噴丸時，同樣保持噴嘴到第二非濺射區(qū)表面114 距離不超過5cm,最好在20-30mm。噴嘴噴出的125號玻璃^^方向115與第 二非濺射區(qū)表面114的夾角B為45°。
對第一非濺射區(qū)表面113和第二非濺射區(qū)表面114進(jìn)行噴丸處理，可以 分兩步進(jìn)行，也可以同時進(jìn)行。分兩步進(jìn)4亍噴丸處理時，可以先對第一非濺 射區(qū)表面113進(jìn)行噴丸處理，后對第二非濺射區(qū)表面114進(jìn)行噴丸處理；也 可以先對第二非賊射區(qū)表面114進(jìn)行噴丸處理，后對第一非濺射區(qū)表面113 進(jìn)行噴丸處理。同時進(jìn)行噴丸處理時，設(shè)置兩個噴嘴，按設(shè)定好的45。角排列，然后同時對兩個非'賊射區(qū)表面進(jìn)行噴丸處理。
上面僅以氣動式噴丸才幾和夾角45。進(jìn)行示例性說明，噴丸沖幾也可以使用離
心式噴丸機(jī)，而噴嘴噴出的125號玻璃珠方向與非濺射區(qū)表面的夾角也可以 是90?；?35°。
玻璃珠是從高品質(zhì)的碎玻璃壓碎分選制成的，形成后的大小會有差異。 同時，玻璃珠經(jīng)常被重復(fù)利用，破損的現(xiàn)象也時常發(fā)生。而玻璃珠打擊到表 面所產(chǎn)生能量的大小，與其重量和噴射速度直接相關(guān)，所以，玻璃珠最好具 有完整的外形以及均勻的尺寸。因此，如圖6所示，進(jìn)行步驟S5之前執(zhí)行步 驟S3，篩選125號3皮璃珠。
步驟S3篩選125號玻璃王朱，包括以下S301- S304步驟
5301、 選取125號玻璃珠的最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)；
5302、 去除覆蓋住最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)表面的125號玻璃珠；
5303、 選取125號玻璃3朱的最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)；
5304、 去除通過最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)表面的125號玻璃珠。 最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)與最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的選取要根據(jù)實際需要而設(shè)定。例如，對
粗糙化處理的效果要求比較嚴(yán)格，那么最大、最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的網(wǎng)洞大小差最 好減小，這樣選取的125號玻璃珠大小比較均勻。
針對重復(fù)利用玻璃珠進(jìn)行粗糙化噴丸處理的情況，在進(jìn)行玻璃珠篩選的 步驟S3前，先進(jìn)行預(yù)先評定彈丸質(zhì)量的步驟S2，即對125號玻璃珠的可重復(fù) 利用性進(jìn)行質(zhì)量預(yù)先評定。
步驟S2，預(yù)先評定彈丸質(zhì)量，包括以下S201-S207步驟
5201、 按網(wǎng)洞大小選用若干125號玻璃珠篩網(wǎng)；
5202、 根據(jù)網(wǎng)洞由大到小順序依次從上到下放置篩網(wǎng)，網(wǎng)洞最大放置在 最上，網(wǎng)洞最小放置在最下；
5203、 將全部125號玻璃珠倒入網(wǎng)洞最大的篩網(wǎng)，玻璃珠會依據(jù)大小的不同落入網(wǎng)洞不同的篩網(wǎng)；
5204、 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠倒入相應(yīng)編號的容器中；
5205、 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠在電子秤上稱量并記錄數(shù)據(jù)；
5206、 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠的重量相加得出總的重量；
5207、 計算出各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠的重量占總重量的百分比； 在各篩網(wǎng)中選出一個最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)，當(dāng)小于最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的125號玻璃
珠的重量百分比高于預(yù)期設(shè)定的數(shù)值時，表明之前倒入的玻璃珠破碎太多， 應(yīng)盡快更換所有125玻璃珠。如果玻璃的完整度比較好，那么進(jìn)行步驟S3的 篩選。最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的選取，可以根據(jù)上述提到的依處理的效果而變化。
進(jìn)行S5步驟前，還可以對銅靶材11表面的濺射區(qū)112進(jìn)行遮蔽保護(hù)的 步驟S4。用專用遮蔽膠帶對濺射區(qū)112進(jìn)行保護(hù),保護(hù)區(qū)域按圖紙要求施工。 膠帶必須有一定的黏度和抗拉強(qiáng)度，噴丸時不易破裂。
進(jìn)行過噴丸處理步驟S5后可以進(jìn)入步驟S6，粗糙度^r查。
噴丸后，銅耙材的非濺射區(qū)表面粗糙度發(fā)生了變化。該粗糙度是否達(dá)到 了相應(yīng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，需要用測定的表面粗糙度Ra值來衡量。
用表面粗糙度儀直接測定，表面粗糙度儀在每2n^表面至少選定一個評定 點(diǎn)，取評定長度為40mm,在此長度范圍內(nèi)觀"5點(diǎn)，取其算術(shù)平均值為此評定 點(diǎn)的表面粗糙度Ra值。本發(fā)明對銅靶材的非濺射區(qū)的粗糙度處理過后，Ra值 應(yīng)在5.0-8.0um范圍內(nèi)。
雖然本發(fā)明已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(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定范圍。
10
權(quán)利要求
1.一種銅靶材表面的處理方法，其特征在于，包括將銅靶材區(qū)分出濺射區(qū)和非濺射區(qū)；用125號玻璃珠對所述非濺射區(qū)的表面進(jìn)行噴丸處理；其中，所述噴丸處理中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面所成角度為45°的整數(shù)倍。
2. 如權(quán)利要求1所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，所述噴丸處理 中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面成45。。
3. 如權(quán)利要求1所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，所述噴丸處理 中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面成90。。
4. 如權(quán)利要求1所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，所述噴丸處理 中，噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面成135°。
5. 如權(quán)利要求l-4任意權(quán)利要求所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于， 將所述非濺射區(qū)的表面分為第一非濺射區(qū)表面和第二非濺射區(qū)表面，用所述 125號玻璃珠對所述第一非濺射區(qū)表面和第二非濺射區(qū)表面進(jìn)行所述噴丸處 理，其中，所述第一非濺射區(qū)表面和第二非濺射區(qū)表面不屬于一個平面。
6. 如權(quán)利要求5所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，先對所述第一 非濺射區(qū)表面進(jìn)行所述噴丸處理，后對所述第二非濺射區(qū)表面進(jìn)行所述噴丸 處理。
7. 如權(quán)利要求5所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，同時對所述第 一非濺射區(qū)表面、第二非濺射區(qū)表面進(jìn)行所述噴丸處理。
8. 如權(quán)利要求l-4任意權(quán)利要求所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于， 進(jìn)行所述噴丸處理前，對125號玻璃珠進(jìn)行彈丸篩選。
9. 如權(quán)利要求6所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，對所述125號 玻璃珠進(jìn)行彈丸篩選包括選取125號玻璃王朱的最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)；去除覆蓋住最大標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)表面的125號玻璃珠； 選取125號玻璃珠的最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)； 去除通過最小標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)表面的125號玻璃珠。
10. 如權(quán)利要求6所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，對所述125號 玻璃珠進(jìn)行彈丸篩選前，對彈丸質(zhì)量預(yù)先評定。
11. 如權(quán)利要求8所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于，對所述彈丸質(zhì) 量預(yù)先評定包括按網(wǎng)洞大小選用若干125號玻璃珠篩網(wǎng)；根據(jù)網(wǎng)洞由大到小順序依次從上到下放置篩網(wǎng)，網(wǎng)洞最大放置在最上，網(wǎng)洞最小放置在最下；將全部125號玻璃珠倒入網(wǎng)洞最大的篩網(wǎng)，玻璃珠會依據(jù)大小的不同落入網(wǎng)洞不同的篩網(wǎng)；將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠倒入相應(yīng)編號的容器中； 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠在電子秤上稱量并記錄數(shù)據(jù)； 將各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠的重量相加得出總的重量； 計算出各篩網(wǎng)上的125號玻璃珠的重量占總重量的百分比。
12. 如權(quán)利要求l-4任一權(quán)利要求所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于， 進(jìn)行所述噴丸處理前，對銅靶材表面的濺射區(qū)進(jìn)行遮蔽保護(hù)。
13. 如權(quán)利要求l-4任意權(quán)利要求所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于， 進(jìn)行所述噴丸處理后，進(jìn)行粗糙度檢查。
14. 如權(quán)利要求l-4任意權(quán)利要求所述的銅耙材表面的處理方法，其特征在于， 所述噴丸處理中，空壓機(jī)氣壓為6.0xl05~6.5xl05Pa。
15. 如權(quán)利要求l-4任意權(quán)利要求所述的銅靶材表面的處理方法，其特征在于， 所述噴丸處理中，噴嘴到非濺射區(qū)表面距離為20-30mm。
全文摘要
一種銅靶材表面的處理方法，包括將銅靶材區(qū)分出濺射區(qū)和非濺射區(qū)；以及，用125號玻璃珠對非濺射區(qū)的表面進(jìn)行噴丸處理，并且噴射彈丸方向與非濺射區(qū)的表面所成角度為45°的整數(shù)倍。其中，125號玻璃珠是指每平方英寸內(nèi)含有125粒玻璃珠。本發(fā)明通過改變現(xiàn)有噴丸粗糙化處理中的彈丸型號及噴射角度，既沒有增加工藝復(fù)雜度、難度，又可以高質(zhì)量、高效率改善銅靶材表面的粗糙度。
文檔編號C22F1/08GK101597727SQ20091013974
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者俞柏森, 慶 劉, 姚立軍, 杰 潘, 王學(xué)澤, 鮑偉江 申請人:寧波江豐電子材料有限公司