靶材焊接夾具和靶材焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種靶材焊接夾具和靶材焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射用的靶材組件包括靶材和背板，靶材包括濺射面和與背板連接的焊接面。在磁控濺射工藝中，將背板固定在磁控濺射設(shè)備上，利用帶電粒子轟擊靶材的濺射面，使靶材原子從靶材的濺射面逸出并均勻沉積在襯底上從而形成鍍膜。
[0003]磁控濺射以濺射率高、基片溫升低、膜-基結(jié)合力好，以及優(yōu)異的金屬鍍膜均勻性和可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為了最優(yōu)異的基片鍍膜工藝，并被廣泛地應(yīng)用于如集成電路、信息存儲(chǔ)、液晶顯示屏、激光存儲(chǔ)器、電子控制器件等電子及信息產(chǎn)業(yè)的鍍膜工藝中。
[0004]在磁控濺射工藝中，靶材的質(zhì)量是磁控濺射鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵因素。如靶材表面的平面度等對(duì)于鍍膜的均勻度質(zhì)量指標(biāo)均具有重要影響。所謂的平面度指靶材靶材表面凹凸高度相對(duì)理想平面的偏差。
[0005]在靶材組件制備過(guò)程中，在形成靶材坯料后，對(duì)靶材坯料進(jìn)行機(jī)械加工至預(yù)設(shè)尺寸，之后，參考圖1所示，預(yù)熱靶材坯料10和背板20，并在靶材坯料10以及背板20的焊接面上添加焊料30，待焊料熔化后，將靶材坯料10以及背板20的焊接面扣合焊接，將靶材坯料10與背板20焊接，從而形成靶材組件。具體工藝可參考公開(kāi)號(hào)為CN102009238A、CN101543923A的專(zhuān)利文獻(xiàn)。
[0006]上述靶材坯料10與背板20焊接過(guò)程中，在靶材坯料10和背板20扣合后，部分焊料30會(huì)由靶材坯料10和背板20的連接處溢出，從而在最終形成的靶材組件的靶材和背板連接處出現(xiàn)焊縫，降低了靶材和背板的連結(jié)強(qiáng)度。此外，在靶材坯料預(yù)熱過(guò)程中，靶材坯料極易會(huì)發(fā)生形變，破壞了形成的靶材組件的靶材濺射面的平面度。
[0007]對(duì)于靶材組件的靶材濺射面出現(xiàn)形變?nèi)毕?，在焊接后，通常需要?duì)靶材的濺射面進(jìn)行整平工藝，從而優(yōu)化靶材的平面度。然而，一些采用粉末冶金法制成的合金靶材，如鎢鈦合金靶材等，其質(zhì)地較脆，在整平處理過(guò)程中易出現(xiàn)碎裂情況，從而導(dǎo)致靶材報(bào)廢。
[0008]為此，如何保持靶材組件在焊接后的靶材的濺射面的平面度，以及靶材和背板的連結(jié)強(qiáng)度是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種靶材焊接夾具和靶材焊接方法，從而解決現(xiàn)有的靶材組件制造工藝中，在靶材和背板結(jié)合處出現(xiàn)焊縫以及在靶材和背板焊接過(guò)程中，靶材容易發(fā)生形變，靶材的濺射面品面度差的缺陷。
[0010]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種靶材焊接夾具，包括:蓋板和基座；
[0011]所述基座包括上端開(kāi)口的凹槽；
[0012]所述蓋板覆蓋在凹槽上方，且在所述蓋板和基座之間設(shè)有固定機(jī)構(gòu)。
[0013]可選地，在所述凹槽的底部開(kāi)設(shè)有貫穿所述凹槽底部的通孔。
[0014]可選地，所述固定機(jī)構(gòu)包括:
[0015]開(kāi)設(shè)在所述基座上位于所述凹槽周邊的螺孔；
[0016]貫穿所述蓋板且與所述螺孔對(duì)應(yīng)的固定孔；
[0017]固定在所述固定孔和螺孔內(nèi)的螺栓。
[0018]可選地，所述基座的凹槽的側(cè)壁厚度、底部的厚度，和所述蓋板的厚度為15?25mm0
[0019]可選地，所述靶材焊接夾具的材料為金屬。
[0020]可選地，所述靶材焊接夾具的材料為不銹鋼或是鋁。
[0021 ] 本發(fā)明還提供了一種采用上述所述的靶材焊接夾具進(jìn)行的靶材焊接方法，其過(guò)程包括:
[0022]提供靶材坯料和背板；
[0023]將所述背板放置于所述基座的凹槽中，且背板的焊接面朝上；
[0024]在所述靶材坯料的焊接面和背板的焊接面上放置焊料，并加熱所述焊料至焊料熔化；
[0025]將所述靶材坯料覆蓋在所述背板上方，且所述靶材坯料的焊接面和背板的焊接面貼合，將所述蓋板覆蓋在所述凹槽上方，且所述蓋板壓住所述靶材坯料，焊接形成靶材組件;
[0026]冷卻所述靶材組件和靶材焊接夾具，取出所述靶材組件。
[0027]可選地，還包括:將所述背板放置于所述基座的凹槽內(nèi)之前，對(duì)所述靶材坯料和或背板進(jìn)行機(jī)械加工處理，使所述靶材坯料和背板的結(jié)構(gòu)與所述凹槽結(jié)構(gòu)相配。
[0028]可選地，所述靶材坯料和背板的結(jié)構(gòu)與所述凹槽結(jié)構(gòu)相配，包括:所述背板的厚度小于所述凹槽的深度，且所述背板的厚度和靶材坯料的厚度之和大于所述凹槽的深度。
[0029]可選地，所述靶材坯料和背板的結(jié)構(gòu)與所述凹槽結(jié)構(gòu)相配包括:
[0030]所述靶材坯料和背板放置在所述凹槽內(nèi)后，使得所述靶材坯料和背板與凹槽的側(cè)壁具有余量空隙，所述余量空隙的寬度為0.5?1mm。
[0031]可選地，在所述靶材的焊接面和背板的焊接面上放置焊料，并加熱所述焊料至焊料熔化的工藝包括:
[0032]預(yù)加熱所述基座、靶材坯料和背板至第一溫度，所述第一溫度大于等于所述焊料的熔化溫度；
[0033]之后，在所述靶材坯料的焊接面，和所述背板的焊接面上放置焊料，并持續(xù)加熱至所述焊料熔化。
[0034]可選地，還包括:在所述焊料熔化后，對(duì)所述焊料進(jìn)行超聲處理步驟。
[0035]可選地，所述超聲處理步驟的工藝為，在20KHz?30KHz條件下，超聲處理15?20mino
[0036]可選地，所述焊接形成靶材組件的工藝包括:所述蓋板壓住所述靶材坯料后，停止加熱。
[0037]可選地，在所述凹槽的底部開(kāi)設(shè)有貫穿所述凹槽底部的通孔時(shí)，取出所述靶材組件包括:
[0038]移除所述蓋板，采用工具由所述凹槽底部的通孔伸入所述凹槽，頂住所述靶材組件，將靶材組件由所述基座內(nèi)取出。
[0039]可選地，在將所述背板放入基座的凹槽前，先在所述背板的焊接面上形成鎳層，在所述靶材坯料的焊接面上形成鎳層。
[0040]可選地，所述焊料為銦焊料。
[0041]可選地，所述第一溫度為200?300°C。
[0042]可選地，冷卻所述靶材組件和靶材焊接夾具的方法為自然冷卻工藝。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0044]在采用靶材焊接夾具進(jìn)行靶材焊接過(guò)程中，背板放置在基座的凹槽內(nèi)，且所述背板的焊接面朝上，靶材坯料的焊接面背板貼合，靶材焊接夾具的蓋板覆蓋在靶材坯料，壓住所述靶材坯料，之后進(jìn)行焊接工藝，形成靶材組件。上述技術(shù)方案可將背板以及靶材坯料牢牢固定在基座和蓋板之間，從而在焊接過(guò)程中，保持背板和靶材的結(jié)構(gòu)，有效抑制靶材坯料的濺射面出現(xiàn)形變。從而焊接工藝后，無(wú)需在對(duì)靶材組件進(jìn)行后續(xù)的整平處理工藝，使得靶材組件一次成型，避免因整平處理工藝而造成靶材組件損傷。
[0045]進(jìn)一步可選地，所述靶材坯料和背板的結(jié)構(gòu)與基座的凹槽結(jié)構(gòu)相匹配，所述靶材坯料和背板放置在所述凹槽內(nèi)后，所述靶材坯料和背板與凹槽的側(cè)壁具有寬度為0.5?Imm余量空隙，上述結(jié)構(gòu)既可保證靶材坯料和背板平整放入所述凹槽內(nèi)，且在靶材坯料和背板扣合后，靶材坯料和背板間的焊料不會(huì)過(guò)多溢出，在靶材坯料和背板之間保留足量的焊料，從而避免在形成的靶材組件中，在靶材和背板之間出現(xiàn)焊縫的缺陷；
[0046]而且靶材坯料和背板的厚度之和大于所述基座的凹槽的深度，從而確保蓋板覆蓋在所述基座上后，蓋板牢牢地壓住所述靶材坯料和蓋板，提高靶材坯料和背板固定的穩(wěn)定性，以及焊接過(guò)程中，保證靶材坯料表面平整性。
[0047]進(jìn)一步可選地，在焊接工藝中，基于靶材坯料和背板間會(huì)溢出少量的焊料，所述焊料可能將背板和靶材坯料與基座連接。所述靶材焊接夾具的基座的凹槽底部開(kāi)設(shè)有貫穿所述凹槽底部的通孔，從而在焊接工藝形成靶材組件后，可采用工具由所述凹槽底部的通孔伸入所述基座的凹槽內(nèi)，并頂住所述靶材組件，從而斷開(kāi)形成的靶材組件與基座之間的連接，提高靶材組件由所述基座內(nèi)取出的便捷性。
[0048]進(jìn)一步可選地，在所述背板的焊接面以及靶材坯料的焊接面上形成鎳層，可有效增加靶材坯料和焊料，以及背板和焊料的浸潤(rùn)性，提高靶材坯料和背板間的連接強(qiáng)度；在焊接工藝后，形成靶材組件后，自然冷卻所述靶材組件和靶材焊接夾具，之后取出所述靶材組件，上述技術(shù)方案可有效釋放靶材組件內(nèi)部的應(yīng)力以優(yōu)化所述靶材組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保靶材組件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)還可避免靶材組件在冷卻過(guò)程中出現(xiàn)形變，提高獲取的靶材組件的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1是現(xiàn)有的靶材組件制備的示意圖；
[0050]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的靶材焊接夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖3是圖2中的靶材焊接夾具的基座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖4是圖2中的靶材焊接夾具的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的靶材焊接方法的流程圖示意圖；
[0054]圖6?9是圖5中所示的靶材焊接方法的流程中各個(gè)步驟