靶材組件的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體濺射靶材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種靶材組件的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工業(yè)中，靶材組件是由符合濺射性能的靶材、與靶材結(jié)合的背板構(gòu)成。背板在靶材組件中起支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。
[0003]在濺射過(guò)程中，靶材組件所處的工作環(huán)境比較惡劣。具體為:靶材組件所處的環(huán)境溫度較高，例如300°C至600°C ;另外，靶材組件的一側(cè)沖以冷卻水強(qiáng)冷，而另一側(cè)則處于1-9Pa的高真空環(huán)境下，因此在靶材組件的相對(duì)二側(cè)形成巨大的壓力差；再者，靶材組件處在高壓電場(chǎng)、磁場(chǎng)中，會(huì)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與背板之間的焊接強(qiáng)度較差，將導(dǎo)致靶材在受熱條件下變形、開(kāi)裂、使得濺射無(wú)法達(dá)到濺射均勻的效果，嚴(yán)重時(shí)，靶材會(huì)脫落于背板對(duì)濺射基臺(tái)造成損傷。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)靶材組件的焊接方法如下:
[0005]參考圖1，提供靶材11和背板12。背板12頂面具有凹槽，所述凹槽用于放置靶材11。
[0006]將靶材11置于背板頂面的凹槽內(nèi)，并且使得靶材11的待焊接面與凹槽底面接觸，形成靶材組件坯料。然后將靶材組件坯料整體置于真空包套14中，對(duì)真空包套14進(jìn)行熱等靜壓處理，形成靶材組件。
[0007]焊接完成后，對(duì)包套冷卻并去除，取出靶材組件。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)包套只能用于一個(gè)靶材組件坯料的焊接，當(dāng)需要對(duì)多個(gè)靶材組件坯料進(jìn)行焊接時(shí)，需要制作多個(gè)包套，每個(gè)包套內(nèi)對(duì)應(yīng)放置一個(gè)靶材組件坯料。焊接完成形成靶材組件后，還需要將每個(gè)靶材組件上的包套去除，因此，焊接形成靶材組件的效率非常低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是當(dāng)對(duì)多個(gè)靶材組件坯料進(jìn)行焊接時(shí)，焊接形成靶材組件的效率低下。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種至少兩個(gè)靶材組件的焊接方法，包括以下方法步驟:
[0011 ] 提供至少兩個(gè)靶材組件坯料，每個(gè)所述靶材組件坯料包括背板和設(shè)置于背板凹槽內(nèi)的靶材；
[0012]將所述至少兩個(gè)靶材組件坯料疊放至真空包套內(nèi)，相鄰的靶材組件坯料之間具有隔離片；
[0013]將所述真空包套放入熱等靜壓爐，利用熱等靜壓工藝將每個(gè)靶材組件坯料中的靶材與背板進(jìn)行焊接，形成至少兩個(gè)靶材組件；
[0014]所述焊接完成后，對(duì)真空包套進(jìn)行冷卻，去除包套和隔離片，取出至少兩個(gè)靶材組件。
[0015]可選的，所述隔離片的材料為不銹鋼片或鋁片。
[0016]可選的，所述隔離片的厚度為大于等于0.1mm且小于等于1_。
[0017]可選的，所述靶材的硬度大于背板，所述靶材的待焊接面具有凸出結(jié)構(gòu)；或者所述靶材的硬度小于背板，所述背板凹槽底面具有凸出結(jié)構(gòu)。
[0018]可選的，所述靶材厚度大于所述凹槽深度預(yù)定距離，所述預(yù)定距離小于等于1mm。
[0019]可選的，在垂直厚度方向的平面內(nèi)，所述隔離片的平面尺寸等于所述背板的平面尺寸。
[0020]可選的，每個(gè)所述靶材組件坯料的靶材的材料為鈦，背板的材料為銅或鋁；
[0021]利用熱等靜壓工藝將每個(gè)靶材組件坯料中的靶材與背板進(jìn)行焊接，形成至少兩個(gè)靶材組件的步驟包括:
[0022]使所述真空包套的外部環(huán)境溫度為大于等于400°C且小于等于500°C、外部環(huán)境壓強(qiáng)為大于等于10Mpa ；
[0023]對(duì)位于所述環(huán)境溫度、環(huán)境壓強(qiáng)下的所述真空包套進(jìn)行保溫、保壓大于等于3且小于等于5小時(shí)。
[0024]可選的，每個(gè)所述靶材組件坯料的靶材的材料為純鋁，背板的材料為純鋁或鋁合金;
[0025]利用熱等靜壓工藝將將每個(gè)靶材組件坯料中的靶材與背板進(jìn)行焊接，形成至少兩個(gè)靶材組件的步驟包括:
[0026]使所述真空包套的外部環(huán)境溫度為大于等于150°C且小于等于200°C、外部環(huán)境壓強(qiáng)為大于等于10Mpa ；
[0027]對(duì)位于所述環(huán)境溫度、環(huán)境壓強(qiáng)下的所述真空包套進(jìn)行保溫、保壓大于等于3且小于等于5小時(shí)。
[0028]可選的，每個(gè)所述靶材組件坯料的靶材的材料為鋁合金，背板的材料為純鋁或鋁合金；或者，每個(gè)所述靶材組件坯料的靶材的材料為銅，背板的材料為純銅或銅合金；
[0029]利用熱等靜壓工藝將將每個(gè)靶材組件坯料中的靶材與背板進(jìn)行焊接，形成至少兩個(gè)靶材組件的步驟包括:
[0030]使所述真空包套的外部環(huán)境溫度為大于等于250°C且小于等于350°C、外部環(huán)境壓強(qiáng)為大于等于10Mpa ；
[0031]對(duì)位于所述環(huán)境溫度、環(huán)境壓強(qiáng)下的所述真空包套進(jìn)行保溫、保壓大于等于3且小于等于5小時(shí)。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0033]將至少兩個(gè)靶材組件坯料疊放至真空包套內(nèi)，相鄰的靶材組件坯料之間具有隔離片，在后續(xù)進(jìn)行熱等靜壓工藝時(shí)，防止上層靶材組件坯料中的背板與下層靶材組件坯料中的靶材進(jìn)行焊接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)包套內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)靶材組件坯料中的各自的靶材與背板之間的焊接，從而形成至少兩個(gè)靶材組件。進(jìn)而提高了靶材組件的焊接效率。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的在一個(gè)包套內(nèi)形成一個(gè)靶材組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施例中的在一個(gè)包套內(nèi)形成兩個(gè)靶材組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為靶材21的待焊接面形成的螺紋凸起結(jié)構(gòu)的平面放大示意圖；
[0037]圖4是圖4沿AA方向的截面放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明獲得了一種至少兩個(gè)靶材組件的焊接方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0039]執(zhí)行步驟SI I，提供至少兩個(gè)靶材組件坯料，每個(gè)所述靶材組件坯料包括背板和設(shè)置于背板凹槽內(nèi)的靶材。
[0040]本實(shí)施例中，參考圖2，提供兩個(gè)靶材組件坯料。對(duì)于一個(gè)靶材組件來(lái)說(shuō)，所述靶材21為圓柱形，包括待焊接面，與所述待焊接面相對(duì)的濺射面和位于待焊接面和濺射面之間的側(cè)面。
[0041]所述背板也為圓柱形，所述背板22的頂面具有凹槽，用于安裝靶材。
[0042]當(dāng)靶材21置于背板凹槽，并且靶材的待焊接面與背板凹槽底面接觸時(shí)，形成的靶材組件坯料。
[0043]本實(shí)施例中，如果靶材的材料為鈦，相應(yīng)的背板的材料為銅或鋁；如果靶材的材料為純鋁，相應(yīng)的背板的材料為純鋁或鋁合金；如果靶材的材料為鋁合金，相應(yīng)的背板的材料為純鋁或鋁合金；如果靶材的材料為銅靶材，相應(yīng)的背板的材料為純銅或銅合金。
[0044]需要說(shuō)明的是，當(dāng)靶材的硬度大于背板的硬度時(shí)，可以在靶材的待焊接面形成凸出結(jié)構(gòu)，當(dāng)靶材的硬度小于背板的硬度是，可以在背板凹槽底面形成凸出結(jié)構(gòu)，當(dāng)靶材的待焊接面與背板凹槽底面接觸時(shí)，所述凸出結(jié)構(gòu)可以增加靶材的待焊接面與背板凹槽底面的接觸面積，從而在后續(xù)的焊接工藝中，可以增加焊接強(qiáng)度。
[0045]經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在靶材21的待焊接面或背板凹槽底面進(jìn)行機(jī)械加工形成下述螺紋凸出結(jié)構(gòu)，靶材21與背板22形成的靶材組件的焊接結(jié)合強(qiáng)度最高，焊接效率也最聞。
[0046]圖3為靶材21的待焊接面形成的螺紋凸起結(jié)構(gòu)的平面放大示意圖。圖4是圖4沿AA方向的截面放大示意圖。請(qǐng)結(jié)合參考圖3和圖4，螺紋凸起結(jié)構(gòu)的截面形狀為多個(gè)底角相連的等腰三角形，每個(gè)三角型稱為牙型，螺紋圖案的牙型高度Hl為0.19mm?0.43mm(