靶材组件及其制造方法
【专利摘要】一种靶材组件的制造方法，包括以下步骤：提供靶材与背板；对所述靶材的焊接面进行加工，在所述靶材焊接面的中心区域加工出第一焊接平面，并在所述第一焊接平面的周围加工出第二焊接平面，其中，所述第一焊接平面相对第二焊接平面凸出；对所述背板的焊接面进行加工，使所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小；将所述靶材、背板焊接在一起；去除部分靶材和部分背板材料，以形成靶材组件。本发明还提供一种靶材组件，包括靶材以及背板，所述靶材的焊接面嵌入所述背板的焊接面中。本发明提供的方法进一步排出了靶材、背板之间的残留气体，提高了靶材成品率。此外，本发明还提供一种通过上述方法获得的靶材组件。
【专利说明】靶材组件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种靶材组件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在半导体制造中，溅射镀膜是一种常见的工艺。靶材的质量对溅射薄膜的性能有着重要影响,而随着溅射靶材尺寸和溅射功率的增大,溅射靶材的加工要求也越来越高。大面积靶材的加工技术已成为靶材组件制造的关键技术。
[0003]在溅射镀膜工艺中，靶材可分为金属靶材、陶瓷靶材以及合金靶材，其中，合金靶材是较为常见的靶材。目前，靶材组件通常使用扩散焊接(DB，Diffus1n Bonding)的方式实现靶材与背板的结合。
[0004]扩散焊接是将焊件的焊接面紧密贴合在一定温度和压力下保持一段时间，使焊接面之间的原子相互扩散形成联接的焊接方法。影响扩散焊接过程的因素包括:温度、压力、扩散时间、焊接面粗糙度以及焊接面的结合外形。
[0005]在通过扩散焊接形成靶材组件过程中，在靶材、背板的表面之间往往存在一定量的残留气体，这些残留气体容易影响焊接强度、降低靶材组件的结合率，从而使得焊接成品不能达到使用的要求。
[0006]参考图1，示出了现有技术一种靶材组件的示意图。靶材1A的焊接面与下方的背板20A焊接，所述靶材1A外露，且能够目视到焊接线25A，但靶材1A与背板20A之间容易留有未排出的残留气体，所述残留气体会影响靶材1A与背板20A的结合率。
[0007]参考图2，示出了现有技术另一种靶材组件的示意图。图2中靶材1B的厚度大于普通型靶材的厚度，虽然可以增加靶材组件的溅射寿命，但是所述靶材1B与背板20B焊接后，祀材1B将嵌入背板20B的焊接面，此时靶材、焊接面之间的残留气体相对于普通型靶材组件更加不易排出；而且，靶材1B与背板20B之间的焊接线25B不能外露，不利于焊接过程中的各项操作。
【发明内容】
[0008]本发明解决的技术问题是提供一种靶材组件的制造方法，以方便排除靶材、背板的焊接面之间的残留气体，从而提高靶材与背板之间结合率。
[0009]为了解决所述技术问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法，包括:
[0010]提供靶材与背板；
[0011]对所述靶材的焊接面进行加工，在所述靶材焊接面的中心区域加工出第一焊接平面，并在所述第一焊接平面的周围加工出第二焊接平面，其中，所述第一焊接平面相对第二焊接平面凸出；
[0012]对所述背板的焊接面进行加工，使所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小；
[0013]将所述靶材、背板焊接在一起；
[0014]去除部分靶材和部分背板材料，以形成靶材组件。
[0015]可选的，在所述提供靶材与背板的步骤中，所述靶材的第一焊接平面与第二焊接平面的距离在1.5?6毫米的范围内。
[0016]可选的，对所述靶材的焊接面进行加工的步骤还包括:
[0017]在所述靶材的第一、第二焊接平面上加工出平面螺纹。
[0018]可选的，所述平面螺纹为三角螺纹，所述螺纹的开设深度在0.61毫米，螺距为0.7，螺纹的截面角度为60度。
[0019]可选的，对所述靶材的焊接面进行加工的步骤还包括以下步骤:
[0020]在所述靶材的第一、第二焊接平面之间加工出一连接面，使得所述第一、第二焊接平面之间平滑过渡。
[0021]可选的，所述连接面为一斜坡，所述斜坡的坡脚为135度。
[0022]可选的，对所述背板的焊接面进行加工，使所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小的步骤包括:
[0023]在背板焊接面的中心区域加工出平坦表面；
[0024]减薄所述平坦表面以外的背板焊接面，形成围绕所述平坦表面的斜面。
[0025]可选的，所述平坦表面呈圆形，所述斜面相对于水平线的角度在I?2度的范围内，所述平坦表面的直径在40?60毫米的范围内。
[0026]本发明还提供一种由上述制造方法形成的靶材组件，包括:
[0027]靶材以及背板，所述靶材的焊接面嵌入所述背板的焊接面中。
[0028]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0029]位于靶材中心区域的第一焊接平面相对于第二焊接平面凸出，共同形成阶梯状；此外，背板的厚度从中心向周围逐渐减小，因此，在热压焊接时，所述靶材与所述背板相互挤压时，两者先是呈较小面积的接触，随着热压焊接过程的继续，接触面积逐渐扩大，便于焊接面间的气体从中心区域向周围逐渐排出，避免了气体残留在靶材、背板之间，有效减少残留气体引起的焊接缺陷，从而提闻了焊接结合率。
[0030]可选地，在靶材加工出平面螺纹，可以有效去除靶材上的氧化膜，在方便靶材与背板间的焊接的同时，靶材、背板的焊接面之间的气体还可以通过螺纹间隙排出，从而进一步提高焊接结合率。
[0031 ] 可选地，所述靶材的第一焊接平面高出所述第二焊接平面1.5?6毫米，所述靶材相较于普通型靶材更厚，提高了靶材组件的溅射寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是现有技术一种靶材组件的结构示意图；
[0033]图2是现有技术另一种祀材组件的结构不意图；
[0034]图3是本发明的靶材组件的制造方法一实施例的工艺流程图；
[0035]图4至图9是本发明制造方法一实施例形成靶材组件的示意图。
【具体实施方式】
[0036]如【背景技术】中描述的，在现有靶材组件的制造方法中，在将靶材与背板进行焊接的过程中，靶材与背板之间容易有气体残留，这些残留气体容易造成靶材、背板焊接结合率的降低。
[0037]为了解决所述技术问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法。参考图3，示出了本发明靶材组件的制造方法一实施例的流程示意图。所述制造方法大致包括以下步骤:
[0038]步骤SI，提供靶材与背板；
[0039]步骤S2，对所述靶材的焊接面进行加工，在所述靶材焊接面的中心区域加工出第一焊接平面，并在所述第一焊接平面的周围加工出第二焊接平面，其中，所述第一焊接平面相对第二焊接平面凸出；
[0040]步骤S3，对所述背板的焊接面进行加工，使所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小;
[0041]步骤S4，将所述靶材、背板焊接在一起；
[0042]步骤S5，去除部分靶材和部分背板材料，以形成靶材组件。
[0043]所述第一焊接平面相对第二焊接平面凸出可以使所述靶材在与所述背板焊接时，靶材、背板焊接面之间的残留气体更容易排出；另外，所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小，也就是说，靶材与背板的焊接面在相互贴紧的过程中，焊接面之间的接触面积是从中心向四周逐渐增大的，进一步方便了焊接面之间的残留气体的排出。
[0044]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0045]参考图3，执行步骤SI，提供靶材和背板。
[0046]本实施例中，所述靶材采用钛靶材，背板采用铝背板。但是，本发明对靶材和背板的材质不作限制，还可以根据实际情况采用其他材质作为靶材或背板。
[0047]结合参考图3和图4，执行步骤S2，对所述钛靶材100进行加工，在所述钛靶材100的焊接面(所述靶材100与背板相对的面)的中心区域加工出第一焊接平面102，并在所述第一焊接平面102的周围加工出第二焊接平面101，其中，所述第一焊接平面102相对第二焊接平面101凸出。
[0048]在本实施例中，将钛靶材100的下端面设为焊接面，并在该焊接面上加工出第一焊接平面102、第二焊接平面101。其中，第一焊接平面102位于钛靶材100的焊接面的中心区域，第二焊接平面101设于第一焊接平面102周围，所述第一焊接平面102相对于第二焊接平面101凸出，形成向下凸出的阶梯状结构。
[0049]加工后的钛靶材100的焊接面在与背板的焊接面相互接触时，位于钛靶材100与背板之间的残留气体可以顺着所述阶梯状结构排出。
[0050]在本实施例中，第一焊接平面102相对于所述第二焊接平面101凸出1.5?6毫米，这样的好处在于，所述钛靶材100能够在保持所述有利于残留气体排出的阶梯状结构的同时，保证整个钛靶材100的整体厚度和强度；在所述钛靶材100与背板焊接时，第一焊接平面102将嵌入所述铝背板的焊接面当中。
[0051 ] 结合参考图5，为示意出图4中区域A的放大图，在本实施例中，在执行步骤S2时，还包括以下步骤:
[0052]在所述第一焊接平面102、第二焊接平面101之间加工出作为连接面的斜坡103，用于述第一焊接平面102、第二焊接平面101之间实现平滑过渡；所述斜坡103进一步的利于焊接面中心区域的残留气体向周围区域排出。
[0053]在本实施例中，所述斜坡103的坡脚β为135度，该角度易于加工得到，并可以使所述第一焊接平面102、第二焊接平面101得到较好的平滑过渡。如果所述坡脚β过大，将不利于后续步骤中，第一焊接平面102嵌入所述背板的焊接面；如果角度过小，第一焊接平面102、第二焊接平面101之间过渡不够平滑，将不利于焊接面中心区域的残留气体的排出。
[0054]需要说明的是，本发明对第一、第二焊接平面102、101之间通过一连接面实现平滑过渡的方式并不作限制，在其他实施例中，第一、第二焊接平面102、101之间还可以采用其他角度的斜坡103或者其它形状的连接面(例如弧面连接面)来实现过渡。
[0055]此外，继续参考图4和图5，在执行步骤S2时，还可以在第一、第二焊接平面102、101上加工出平面螺纹104，所述平面螺纹104能够去除所述钛靶材100、背板表面的氧化膜，进一步有利于钛靶材100与铝背板的焊接，同时，所述靶材100、铝背板焊接面之间的残留气体可以顺着所述平面螺纹104排出。
[0056]所述平面螺纹104在第二焊接平面101上与所述斜坡103之间设有间隔d，所述间隔d可以避免将所述平面螺纹104加工到在斜坡103上，导致在坡脚β产生凹坑，限制了残留气体的排出。
[0057]结合参考图6，为所述平面螺纹104的示意图，在本实施例中，平面螺纹104为三角螺纹，所述平面螺纹104在所述钛靶材100上的开设深度为0.61毫米，螺距为0.7，螺纹的截面角度为60度。但是，本发明并不受到螺纹的种类、规格参数的限制。
[0058]参考图7，执行步骤S3，对铝背板200进行加工。
[0059]对铝背板200的焊接面进行加工，使得铝背板200的厚度从其中心向四周逐渐减小。
[0060]铝背板200与钛靶材100与相互焊接时，铝背板200焊接面的中心区域先与钛靶材100的第一焊接平面102小面积的接触，之后随着热压焊接的进行，铝背板200与钛靶材100逐渐靠近，铝背板200焊接面外围区域逐渐与钛靶材100焊接面接触，铝背板200、钛靶材100的接触面从两者的中心区域逐渐扩大，从而实现了残留气体的排出，提高了钛靶材100与铝背板200的结合率。
[0061]在本实施例中，加工铝背板200的焊接面还包括以下步骤:
[0062]在所述铝背板200的焊接面的中心区域加工出一块圆形的平坦表面201，并将所述铝背板200在所述平坦表面201以外的部分减薄，进而加工出围绕所述平坦表面201的斜面202，使所述铝背板200在所述平坦表面201之外的部分的厚度沿背板侧壁的方向逐渐减小。
[0063]所述铝背板200与钛靶材100焊接时，所述平坦表面201有利于铝背板200、钛靶材100之间位置的稳定。
[0064]在本实施例中，所述平坦表面201的直径在40?60毫米范围内。
[0065]所述铝背板200上的斜面202相对于水平线的角度在I?2度的范围内，在本实施例中为1.5度，所述斜面202的角度使所述铝背板200易于加工且可以保证铝背板200
的厚度。
[0066]但是,本发明对平坦表面201的面积大小以及所述斜面202的角度不做限制。
[0067]如图8所示，执行步骤S4，将所述靶材、背板焊接在一起。
[0068]本实施例中，采用扩散焊接中的热压焊接的方式实现靶材与背板的焊接，但是本发明对具体是哪种扩散焊接方式不做限制。
[0069]在靶材与背板进行焊接时，由于本发明的靶材具有向下凸出的阶梯状的第一焊接平面102以及第二焊接平面101，在焊接时，位于下方的第一焊接平面102嵌入铝背板200的焊接面中(如图8中虚线部分所示)，而第二焊接平面101则是接触而不嵌入铝背板200的焊接面，从而使所述第二焊接平面101与铝背板200的焊接面之间的焊接线可见，以便于进行后续焊接步骤，有益于提闻焊接精度。
[0070]如图9所示，执行步骤S5，对热压焊接后的钛靶材100、铝背板200进行机械加工，去除部分钛靶材100、铝背板200的材料，以形成靶材组件。
[0071]由于钛靶材100的第一焊接平面102相较于第二焊接平面101凸出，在焊接完成后，钛靶材100的第一焊接平面102将嵌入铝背板200的焊接面当中，使得形成的靶材组件在总体厚度不变的情况下，增加了靶材组件中钛靶材100部分的厚度，钛靶材100的厚度增加，使得靶材组件的溅射使用寿命得到了增加。
[0072]本发明提供的靶材组件的制造方法，对靶材、背板的焊接面进行加工，靶材、背板的结构有利于将焊接面之间的残留气体排出，提升了靶材与背板的结合率，现有技术的成品率仅60%?70%左右，本发明可达到97%以上，成品率同比提高了 27%?37%。
[0073]此外，靶材与背板焊接过程中，焊接线可见，有利于焊接操作的进行，帮助提高靶材组件的焊接成品率。
[0074]更进一步地，本发明增加了靶材的厚度，使得靶材组件的溅射使用寿命得到增加。
[0075]相应地，本发明还提供一种靶材组件，包括:
[0076]靶材以及背板，所述靶材的焊接面嵌入所述背板的焊接面中。
[0077]在本实施例中，所述靶材组件可以由上述的制造方法得到，但是，本发明对靶材组件的制造方法不做限制。
[0078]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。
【权利要求】
1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括: 提供靶材与背板； 对所述靶材的焊接面进行加工，在所述靶材焊接面的中心区域加工出第一焊接平面，并在所述第一焊接平面的周围加工出第二焊接平面，其中，所述第一焊接平面相对第二焊接平面凸出； 对所述背板的焊接面进行加工，使所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小； 将所述靶材、背板焊接在一起； 去除部分靶材和部分背板材料，以形成靶材组件。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述提供靶材与背板的步骤中，所述靶材的第一焊接平面与第二焊接平面的距离在1.5?6毫米的范围内。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述靶材的焊接面进行加工的步骤还包括: 在所述靶材的第一、第二焊接平面上加工出平面螺纹。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述平面螺纹为三角螺纹，所述螺纹的开设深度在0.61毫米，螺距为0.7，螺纹的截面角度为60度。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述靶材的焊接面进行加工的步骤还包括以下步骤: 在所述靶材的第一、第二焊接平面之间加工出一连接面，使得所述第一、第二焊接平面之间平滑过渡。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述连接面为一斜坡，所述斜坡的坡脚为135度。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述背板的焊接面进行加工，使所述背板的厚度从中心向四周逐渐减小的步骤包括: 在背板焊接面的中心区域加工出平坦表面； 减薄所述平坦表面以外的背板焊接面，形成围绕所述平坦表面的斜面。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述平坦表面呈圆形，所述斜面相对于水平线的角度在I?2度的范围内，所述平坦表面的直径在40?60毫米的范围内。
9.一种如权利要求1?8任意一权利要求所述制造方法形成的靶材组件，其特征在于，包括: 靶材以及背板，所述靶材的焊接面嵌入所述背板的焊接面中。
【文档编号】B23K20/14GK104416281SQ201310375546
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】姚力军, 相原俊夫, 大岩一彦, 潘杰, 王学泽, 陈玉蓉 申请人:宁波江丰电子材料股份有限公司