專利名稱：銅靶材組件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及銅靶材組件的制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，耙材組件是由符合濺射性能的濺射板和與所述濺射板結(jié)合且具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)成。背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺(tái)中起到支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。目前，主要使用金屬鉭(Ta)、銅(Cu)、鋁(AL)等通過(guò)物理氣相沉積法(PVD)鍍膜并形成阻擋層作為濺射板，在濺射過(guò)程中使用磁控濺射；需要使用具有足夠強(qiáng)度，且導(dǎo)熱、導(dǎo)電性也較高的銅或鋁材料作為背板材料。 將高純度銅濺射板以及背板經(jīng)過(guò)加工、焊接成型，制成半導(dǎo)體工業(yè)所使用的銅靶
材組件后，然后安裝在濺射機(jī)臺(tái)上，在磁場(chǎng)、電場(chǎng)作用下有效進(jìn)行濺射控制。現(xiàn)有濺射工藝
中，耙材組件的工作環(huán)境非常惡劣，因此對(duì)于銅靶材組件的強(qiáng)固程度具有極高的要求。
圖1為現(xiàn)有的銅靶材組件的制造方法流程示意圖，具體步驟包括 Sl、從銅柱中切斷部分獲得銅餅，并對(duì)所述銅餅進(jìn)行壓延處理形成所需尺寸的銅
濺射板。所述銅濺射板的材質(zhì)為6N銅(即純度99. 9999% )。 S2、對(duì)銅濺射板進(jìn)行第一熱處理，重組銅濺射板的微觀組織結(jié)構(gòu)，提高銅背板的強(qiáng)固性。所述第一熱處理的工藝參數(shù)為溫度35(TC，保溫時(shí)間2小時(shí)。
S3、提供背板，將銅濺射板焊接至背板上。 S4、對(duì)所述銅靶材組件進(jìn)行第二熱處理，使得銅濺射板與背板的焊接面上充分的熱擴(kuò)散，從而增大焊接強(qiáng)度。所述第二熱處理的工藝參數(shù)為溫度35(TC，保溫時(shí)間4. 5小時(shí) S5 、對(duì)焊接后的銅靶材組件進(jìn)行機(jī)械加工。 在上述的銅靶材組件制造方法中，先后進(jìn)行了兩次熱處理工藝，第一次目的在于控制銅濺射板的微觀組織結(jié)構(gòu)，而第二次目的在于使得銅濺射材與背板焊接面進(jìn)行充分熱擴(kuò)散。雖然目的不同，但對(duì)于銅濺射板而言，相當(dāng)于進(jìn)行了重復(fù)熱處理步驟，且由于加熱處理在銅靶材組件的制造過(guò)程中相對(duì)成本較高，因此現(xiàn)有的銅靶材組件制造方法工藝具有進(jìn)一步改進(jìn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銅靶材組件的制造方法，解決現(xiàn)有方法熱處理步驟冗
余，成本較高，工藝流程復(fù)雜等問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供銅靶材組件的制造方法，包括
提供銅柱，對(duì)所述銅柱進(jìn)行切斷并壓延，形成銅濺射板；
提供背板，將銅濺射板焊接至背板形成靶材組件；
在真空常壓環(huán)境下對(duì)耙材組件進(jìn)行熱處理，然后冷卻；
對(duì)所述靶材組件進(jìn)行機(jī)械加工。
可選的，所述銅濺射板的純度為99. 9999% 。所述背板為銅、鋁、銅合金或者鋁合金材料。 可選的，所述焊接為熱壓法。所述熱壓法焊接在真空中進(jìn)行，具體包括將銅濺射
板和背板裝入薄壁成形的包套中抽真空，然后封閉抽氣口 ，形成所述真空環(huán)境。 可選的，所述熱壓法焊接的工藝參數(shù)為將溫度加熱至350°C 70(TC，將銅濺射
板與背板的接觸面上的壓強(qiáng)加壓至lOOMPa 200MPa，保溫保壓1 30min。 可選的，所述熱處理在真空中進(jìn)行。所述熱處理的工藝參數(shù)為將溫度加熱至
250°C 70(TC，保溫2小時(shí) 5小時(shí)。 優(yōu)選的，所述熱處理的工藝參數(shù)為溫度加熱至30(TC，保溫4小時(shí)。
可選的，所述冷卻為空冷冷卻。 本發(fā)明所述的銅靶材組件制造方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比減少了一次對(duì)銅濺射板的熱處理步驟，并優(yōu)化了對(duì)焊接后的銅靶材組件熱擴(kuò)散處理的工藝條件，使得在熱擴(kuò)散處理過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)銅濺射板微觀組織結(jié)構(gòu)的控制。在保證銅靶材組件的強(qiáng)固性以及產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)，簡(jiǎn)化了工藝步驟提高了生產(chǎn)效率。


圖1為現(xiàn)有的銅靶材組件制造方法的流程示意圖； 圖2為本發(fā)明所述銅靶材組件制造方法的流程示意圖； 圖3至圖6為本發(fā)明所述銅靶材組件制造方法的具體實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2為本發(fā)明所述銅靶材組件制造方法的流程示意圖；如圖2所示，本發(fā)明所述銅耙材組件的制造方法，具體步驟如下 Sl、提供銅柱，對(duì)所述銅柱進(jìn)行切斷并壓延，形成銅濺射板； 根據(jù)銅靶材組件的應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)際需求，所述銅背板的的形狀尺寸需要進(jìn)行選擇，而銅濺射板的具體厚度以及截面積大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓延工藝的具體參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
S2、提供背板，將銅濺射板焊接至背板形成靶材組件； 作為可選的方案，所述焊接工藝可以為熱壓法，所述熱壓法可以在真空中進(jìn)行，具體為將銅濺射材與背板的焊接面對(duì)準(zhǔn)，然后制作成真空套包，放置入高溫高壓的環(huán)境下，將銅濺射板焊接至背板上。 S3、在真空常壓環(huán)境下對(duì)耙材組件進(jìn)行熱處理，然后冷卻； 所述熱處理即可以在銅濺射板與背板的焊接面上進(jìn)行熱擴(kuò)散作用，同時(shí)起到對(duì)銅濺射板的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整控制的作用。所述冷卻可以繼續(xù)在真空套包內(nèi)進(jìn)行空冷冷卻。 S4、對(duì)所述靶材組件進(jìn)行機(jī)械加工。 所述機(jī)械加工，包括對(duì)銅靶材組件的尺寸作進(jìn)一步微調(diào)以及進(jìn)行表面處理。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹，如圖3至圖6所示，為本發(fā)明所述制造方法的一個(gè)具體實(shí)施例示意圖。
如圖3所示，對(duì)銅柱原料進(jìn)行切片獲得銅餅，然后對(duì)所述銅餅進(jìn)行壓延，獲得所需尺寸的銅濺射板20。經(jīng)過(guò)壓延后的銅濺射板，形狀尺寸由濺射設(shè)備決定，而材質(zhì)成分根據(jù)需要進(jìn)行選擇，取決于銅柱原料的成分。本實(shí)施例中，所述銅濺射板10為圓形，直徑為350mm，厚度為16mm，成分為6N銅，即純度達(dá)到99. 9999% 。 如圖4所示，提供背板IO，將銅濺射板20焊接至背板10上。所述背板起到支撐銅濺射板20的作用，其形狀材質(zhì)同樣根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)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，而材料可以是銅、鋁、銅合金或者鋁合金等。本實(shí)施例中，所述背板10為圓形，直徑為500mm，厚度為20mm，材質(zhì)為銅。 所述焊接的基本步驟包括 先對(duì)銅濺射板20以及背板10的表面進(jìn)行機(jī)械加工然后化學(xué)清洗；其中對(duì)表面的機(jī)械加工處理使之光亮，尤其使兩者的接觸面達(dá)到必要的光潔度?；瘜W(xué)清洗可先采用混合酸劑進(jìn)行酸洗然后使用有機(jī)清洗溶劑清洗，或者直接使用有機(jī)清洗溶劑清洗。
在真空環(huán)境下，采用熱壓法將銅濺射板20與背板10焊接成形。具體為先將銅濺射板20和背板10的焊接面相接觸后組裝固定，然后裝入薄壁成形的包套中抽真空，并封閉抽氣口，制成真空套包。在高溫條件下，利用壓力機(jī)設(shè)備采用液壓等方式在銅濺射板20與背板10的焊接面上形成高壓強(qiáng)，進(jìn)行焊接。本實(shí)施例中，熱壓焊接的工藝參數(shù)可以為將溫度加熱至350°C 700°C ，銅濺射板與背板接觸面上的壓強(qiáng)加壓至lOOMPa 200MPa，保溫保壓1 30min。 如圖5所示，對(duì)焊接后的銅濺射板20以及背板10進(jìn)行熱處理。通常為了避免單質(zhì)銅在高溫下氧化，可以在高溫常壓環(huán)境下進(jìn)行保溫。所述熱處理一方面使得銅濺射板20與背板10在焊接面上進(jìn)一步熱擴(kuò)散，另一方面也使得銅濺射板20的微觀組織結(jié)構(gòu)得到控制。因此熱處理的參數(shù)需要進(jìn)行優(yōu)化，所述熱處理的工藝可以為繼續(xù)保留真空套包，在真空氛圍內(nèi)，將溫度加熱至250°C 700°C ，保溫2小時(shí) 5小時(shí)。本實(shí)施例中，所采用的優(yōu)選工藝參數(shù)為溫度加熱至30(TC，保溫4小時(shí)。 如圖6所示，冷卻上述銅濺射板以及背板組合，再進(jìn)一步機(jī)械加工，得到所述的銅靶材組件。本實(shí)施例中，由于熱處理后的銅濺射板與背板處于真空包套中，因此可以直接采用空冷冷卻，當(dāng)溫度降低至常溫后，再去除真空包套，并進(jìn)一步機(jī)械加工，進(jìn)行尺寸的微調(diào)或者修形，得到所需的銅靶材組件。 本發(fā)明所述的銅靶材組件制造方法，采用一次性熱處理，并優(yōu)化了對(duì)靶材組件熱處理的工藝條件，使得在熱擴(kuò)散處理過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)背板微觀組織結(jié)構(gòu)的控制。在保證銅靶材組件的強(qiáng)固性以及產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)，簡(jiǎn)化了工藝步驟提高了生產(chǎn)效率。所形成的銅靶材組件具有結(jié)合度高、受熱抗變形能力強(qiáng)且微觀結(jié)構(gòu)致密等優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，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)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種銅靶材組件的制造方法，其特征在于，包括提供銅柱，對(duì)所述銅柱進(jìn)行切斷并壓延，形成銅濺射板；提供背板，將銅濺射板焊接至背板形成靶材組件；在真空常壓環(huán)境下對(duì)靶材組件進(jìn)行熱處理，然后冷卻；對(duì)所述靶材組件進(jìn)行機(jī)械加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述銅濺射板的純度為99. 9999%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述背板為銅、鋁、銅合金或者鋁合金材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述焊接為熱壓法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述熱壓法焊接在真空中進(jìn)行，具體包括將銅濺射板和背板裝入薄壁成形的包套中抽真空，然后封閉抽氣口 ，形成所述真空環(huán)境。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，所述熱壓法焊接的工藝參數(shù)為將溫度加熱至350°C 70(TC，將銅濺射板與背板的接觸面上的壓強(qiáng)加壓至lOOMPa 200MPa，保溫保壓1 30min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述熱處理在真空中進(jìn)行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制造方法，其特征在于，所述熱處理的工藝參數(shù)為將溫度加熱至250°C 70(TC，保溫2小時(shí) 5小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述熱處理的工藝參數(shù)為溫度加熱至30(TC，保溫4小時(shí)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述冷卻為空冷冷卻。
全文摘要
一種銅靶材組件的制造方法，其特征在于，包括提供銅柱，對(duì)所述銅柱進(jìn)行切斷并壓延，形成銅濺射板；提供背板，將銅濺射板焊接至背板形成靶材組件；在真空常壓環(huán)境下對(duì)靶材組件進(jìn)行熱處理，然后冷卻；對(duì)所述靶材組件進(jìn)行機(jī)械加工。本發(fā)明優(yōu)化了對(duì)靶材組件熱處理的工藝條件，使得在熱擴(kuò)散處理過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)銅濺射板的微觀組織結(jié)構(gòu)的控制。在保證銅靶材組件的強(qiáng)固性以及產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)，簡(jiǎn)化了工藝步驟提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C23C14/34GK101775583SQ200910215628
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者劉慶, 姚力軍, 潘杰, 王學(xué)澤, 袁海軍 申請(qǐng)人:寧波江豐電子材料有限公司