[发明专利]靶材组件的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材组件的焊接方法。

背景技术

一般，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。所述背板可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。在溅射过程中，所述靶材组件的工作环境比较恶劣，例如，靶材组件工作温度较高，例如300℃至500℃；另外，靶材组件的一侧通过冷却水强冷，而另一侧则处于10^-9Pa的高真空环境下，由此在靶材组件的相对二侧形成有巨大的压力差；再有，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材与背板之间的结合强度较低，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、并与结合的背板相脱落，使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射基台造成损伤。

因此选择一种有效的焊接方式，使得靶材与背板实现可靠结合，满足长期稳定生产、使用靶材的需要，就显得十分必要。

异种金属焊接是靶材生产过程中非常关键的一道工序，不同的靶材需要用不同的焊接方法焊接。以铬靶材为例，铬因为其特殊的物理化学性质，与异种金属的钎焊结合强度不高，目前一般的处理方法就是采用钎焊方式将铬靶材与异种金属(可以是包括铜或铜合金的铜基合金，或者是包括铝或铝合金的铝基合金)背板直接进行焊接。有关靶材的异种金属焊接的相关技术另可参阅专利申请号为200610146033.2、发明名称为“一种钎焊方法”的中国专利文件。

但是，由于铬与低温钎料(300℃左右)难以浸润融合，而使用高温钎料(至少大于1000℃)时，铜或铜合金又容易氧化，焊缝抗拉强度低，焊接后结合强度较低，焊接质量不稳定，达不到半导体靶材组件的品质要求。

发明内容

本发明解决铬靶材坯料与背板组成靶材组件的焊接作业中结合强度较低，焊接质量不稳定的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的焊接方法，包括：提供铬靶材坯料、背板和钎料；对所述铬靶材坯料进行预热，将钎料均匀涂布在铬靶材坯料的结合面，使得钎料在铬靶材坯料的结合面充分浸润，去除铬靶材坯料的结合面上多余的钎料；对所述背板的结合面进行打磨处理，并进行预热，将钎料均匀涂布在背板的结合面，超声波处理添加钎料的背板；对铬靶材坯料和背板进行钎焊，将铬靶材坯料焊接至背板形成靶材组件；冷却靶材组件。

可选地，所述焊接方法还包括将铬靶材坯料焊接至背板形成的靶材组件进行粗加工和精加工的步骤。

可选地，所述背板材料具体选自铝基合金或铜基合金。

可选地，所述钎料选自无铅钎料，其中钎料中银的质量百分比为0.2％。

可选地，所述对铬靶材坯料进行预热温度为200℃至250℃。

可选地，所述使得钎料与铬靶材坯料的结合面充分浸润包括将钢刷沾上钎料摩擦铬靶材坯料的结合面往复多次。

可选地，所述对背板的结合面进行打磨处理为用180目或者230目的砂纸对背板的结合面进行打磨处理并用酒精清洗背板的结合面。

可选地，所述对背板进行预热温度为200℃至250℃。

可选地，所述超声波处理添加钎料的背板的工艺参数为超声波振荡器的输出功率为25Hz至35Hz。

可选地，所述对铬靶材坯料和背板进行钎焊处理工艺参数为：工作温度260℃至280℃，压强0.48兆帕至0.52兆帕。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：钎料均匀涂布在铬靶材坯料的结合面以及背板的结合面，有效地防止了铬靶材坯料和背板在焊接过程中被空气中的氧气氧化，并且采用了钎料焊接的方法，铬靶材坯料和背板结合强度高，产品加工周期短。

附图说明

图1为本发明一个实施方式制作靶材组件的流程图；

图2至图3为根据图1所示流程制作靶材组件的结构示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现在现有铬靶材组件的焊接作业中是采用钎焊方式将铬或铬合金靶材与异种金属(例如铜、铜合金、铝或铝合金)背板直接焊接，易造成二者焊接质量不稳定(例如焊接结合强度较弱)，达不到半导体靶材要求。