靶材组件的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种靶材组件的制造方法，在提供铜合金后，在对铜合金进行固溶处理获得铜合金固溶体；并在铜合金固溶体冷却并经定型处理获得背板坯料后，将钛靶材的焊接面与背板坯料的焊接面贴合；之后对所述背板坯料和靶材坯料进行热等静压焊接处理，以形成靶材组件，在焊接处理过程中，所述背板坯料同时完成时效处理。即，背板坯料与靶材坯料的热等静压焊接工艺，与铜合金固溶体的时效处理步骤同时完成，在获得高硬度的铜合金背板的同时，简化了靶材组件的制造方法的工艺步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种靶材组件的制造方法。
技术介绍
磁控溅射镀膜工艺中所使用的靶材组件由靶材和背板构成。在磁控溅射镀膜过程中，在10-9Pa的高真空环境下，靶材处于高压电场和磁场中，其正面由各种高能量离子轰击，溅射出中性靶原子或分子，所述中性靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。由于磁控溅射过程靶材始终处于300℃至500℃高温条件下，靶材的温度会急剧升高，为此靶材组件需要通过背板及时传递并迅速消散靶材的热量，以避免靶材变形、使用寿命减短以及影响基片镀膜质量等问题。为了提高背板的传热效率，磁控溅射过程中往往通过向背板的背面施以高压冷却水冲击，以提高靶材组件的散热功效。然而在实践使用过程中，在高温和高真空度条件下，背板的背面受到长时间的冷却水冲击，导致靶材组件的上下两侧形成巨大的压力差，为此背板需要具有足够的硬度和强度以抵抗靶材组件两侧巨大的压力差而导致背板产生形变的缺陷，如对于采用铜合金背板的钛靶材组件，铜合金背板的硬度需达到400HL～440HL。通过提高背板的强度和硬度，可有效减小背板形变而引起的靶材组件形变缺陷，以及由此导致的对于磁控溅射镀膜造成的不良影响。为此，为了克服铜合金原材料硬度较低的问题，在制备铜合金背板时，技术人员会对铜合金背板进行固溶时效处理，以提高铜合金的硬度。具体操作过程包括：先将铜合金原料进行固溶处理，将铜合金原料加热到高温单相区恒温，并保持一段时间，使过铜合金过剩相充分溶解到固溶体中，得到铜合金的过饱和固溶体；在对将铜合金的过饱和固溶体进行高温淬火以及冷加工变形成特定形状后，对铜合金的过饱和固溶体进行时效处理。所谓的时效处理包括：在较高的温度下进行恒温热处理，降低铜合金的内应力，以提高铜合金的硬度、强度和稳定性，得到合格的铜合金背板。在完成铜合金背板制备后，再对靶材和铜合金背板进行焊接，获得合格的采用铜合金背板的靶材组件。然而，在提高铜合金背板硬度后，技术人员发现具有较大硬度的铜合金背板会不利于后续背板和靶材的焊接处理。比如在对靶材和铜合金背板进行焊接时，为了提高靶材和铜合金背板的焊接强度，需要在靶材上形成螺牙，并将螺牙嵌入铜合金背板内，但基于铜合金背板的硬度较大，靶材上形成的螺牙难以嵌入铜合金背板内，将螺牙强行嵌入铜合金背板后，会造成铜合金背板损伤，进而提升了采用铜合金背板的靶材组件的制造难度，而且还会影响靶材和铜合金背板的焊接强度。为此，如何提高铜合金背板硬度同时，降低靶材和铜合金背板的焊接难度，提高靶材和铜合金背板的焊接强度是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种靶材组件的制造方法，有效提高铜合金背板硬度同时，降低靶材与铜合金背板的焊接难度，并提高与铜合金背板的焊接强度。本专利技术提供的一种靶材组件的制造方法，包括：提供铜合金坯料；对所述铜合金坯料进行固溶处理，获得铜合金固溶体；对所述铜合金固溶体进行定型处理，获得背板坯料，所述背板坯料包括焊接面；提供靶材坯料，所述靶材坯料包括焊接面；将所述靶材坯料的焊接面和所述背板坯料的焊接面贴合；对所述背板坯料和靶材坯料进行热等静压焊接处理，形成靶材组件，其中，所述焊接处理过程中所述背板坯料同时完成时效处理。可选地，所述靶材坯料的材料为钛。可选地，所述靶材坯料的焊接面上形成有螺牙；将所述靶材坯料的焊接面和所述背板坯料的焊接面贴合的步骤包括，将所述靶材坯料的螺牙嵌入所述背板坯料的焊接面内。可选地，在提供铜合金坯料后，进行所述固溶处理前，所述制造方法还包括：对所述铜合金坯料进行锻打处理。可选地，所述锻打处理包括：将所述铜合金加热至800～1000℃进行锻打。可选地，所述定型处理为压延处理。可选地，所述固溶处理包括：控制温度为800～1100℃条件下，保温处理1～2小时。可选地，所述热等静压焊接的步骤包括：将所述靶材坯料和所述背板坯料装入包套内，并置入热等静压炉内；将热等静压炉升温至430～480℃，并持续保温3～10小时，使所述靶材坯料和所述背板坯料扩散焊接，并在所述热等静压炉内进行热等静压焊接过程中同时完成所述背板坯料的时效处理。可选地，在将所述靶材坯料和所述背板坯料装入包套内之后，对所述热等静压炉进行升温前，所述制造方法还包括：对所述包套进行抽真空处理，至所述包套内的气压为10Pa～10-2Pa。可选地，在将所述包套抽真空后，对所述热等静压炉进行升温前，所述制造方法还包括：对所述热等静压炉进行冷加压处理，至所述热等静压炉内的气压为50MPa～60Mpa。可选地，对所述热等静压炉进行升温的步骤包括：以3℃/min～8℃/min的加热速率升温。可选地，所述铜合金为铜铬合金。可选地，所述铜铬合金中铬的质量百分含量为0.5％～1.5％。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：在对铜合金坯料进行固溶处理后，使铜合金中各种相充分溶解，有效降低铜合金内的应力，并得到内部各组分均匀的铜合金固溶体；在所述铜合金固溶体冷却，并进行定型处理以得到背板坯料后，使靶材坯料的焊接面和背板坯料的焊接面贴合，对所述背板坯料和靶材坯料进行热等静压焊接处理，在热等静压焊接处理过程中，同时完成铜合金固溶体(即背板坯料)的时效处理，以减小背板坯料内的应力，重新析出新的晶粒使合金发生再结晶，从而有效提高同背板的硬度和强度。本专利技术靶材组件的制造方法中，背板坯料与靶材坯料的热等静压焊接工艺，与铜合金固溶体的时效处理步骤同时完成，在获得高硬度的铜合金背板的同时，简化了靶材组件的制造方法的工艺步骤。进一步可选地，在所述靶材坯料的焊接面上形成有螺牙，在上述铜合金的固熔处理过程中，铜合金内部组织被软化，因而，在背板坯料的焊接面和靶材坯料的焊接面贴合时，使得靶材坯料的螺牙顺利嵌入所述背板坯料内，有效降低螺牙插入背板坯料内难度，降低背板坯料损伤；且靶材坯料螺牙嵌入所述背板坯料后，再对背板坯料进行时效处理的工艺，可有效提高形成的铜合金背板硬度和强度的同时，提高螺牙与背板坯料的连结强度，进而提高背板坯料和靶材坯料的焊接强度。附图说明图1为本专利技术铜靶材制造方法的流程图；图2～图4是本专利技术靶材组件的制造方法一实施例的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，在磁控溅射工艺中，对于靶材组件的背板硬度以及强度具有较高要求，以克服背板产生形变而导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：提供铜合金坯料；对所述铜合金坯料进行固溶处理，获得铜合金固溶体；对所述铜合金固溶体进行定型处理，获得背板坯料，所述背板坯料包括焊接面；提供靶材坯料，所述靶材坯料包括焊接面；将所述靶材坯料的焊接面和所述背板坯料的焊接面贴合；对所述背板坯料和靶材坯料进行热等静压焊接处理，形成靶材组件，其中，所述焊接处理过程中所述背板坯料同时完成时效处理。

【技术特征摘要】
1.一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：
提供铜合金坯料；
对所述铜合金坯料进行固溶处理，获得铜合金固溶体；
对所述铜合金固溶体进行定型处理，获得背板坯料，所述背板坯料包括
焊接面；
提供靶材坯料，所述靶材坯料包括焊接面；
将所述靶材坯料的焊接面和所述背板坯料的焊接面贴合；对所述背板坯
料和靶材坯料进行热等静压焊接处理，形成靶材组件，其中，所述焊接处理
过程中所述背板坯料同时完成时效处理。
2.根据权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶材坯料
的材料为钛。
3.根据权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述靶材坯料
的焊接面上形成有螺牙；
将所述靶材坯料的焊接面和所述背板坯料的焊接面贴合的步骤包括，将所
述靶材坯料的螺牙嵌入所述背板坯料的焊接面内。
4.根据权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，在提供铜合金
坯料后，进行所述固溶处理前，所述制造方法还包括：对所述铜合金坯料
进行锻打处理。
5.根据权利要求4所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述锻打处理
的步骤包括：将所述铜合金加热至800～1000℃进行锻打。
6.根据权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述定型处理
为压延处理。
7.根据权利要求1所述的靶材组件的制造方法，其特征在于，所述固溶处理
的步骤包括：控制温度为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，相原俊夫，大岩一彦，王学泽，廖培君，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33