铝合金及其制备方法、靶材组件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种铝合金及其制备方法、靶材组件及其制造方法，所述铝合金的元素包括：铝、硅、镁和铜。硅在电子束焊接过程中可以提高铝合金的金属流动性，以及时填充焊接过程所带来的孔隙，从而可以避免焊接工艺中的收尾缺陷问题；镁用于提高所述铝合金的强度和硬度；铜用于经过热处理工艺后进一步提高所述铝合金的强度和硬度。因此，所述铝合金为既具有较高强度和硬度，又具有良好电子束焊接性能的材料。

Aluminum alloy and its preparation method, target assembly and manufacturing method thereof

The present invention provides an aluminum alloy and its preparation method, target assembly and its manufacturing method, the elements of the aluminum alloy include: aluminum, silicon, magnesium and copper. The silicon in the electron beam welding process can improve the metal flow of Aluminum Alloy, to timely filling welding process caused by the pore, which can avoid the problem of defects in the process of Finishing welding; magnesium is used to improve the Aluminum Alloy strength and hardness of copper; for after heat treatment to further improve the strength and hardness of Aluminum Alloy after the process. Therefore, the aluminum alloy is not only of high strength and hardness, but also of good electron beam welding properties.

【技术实现步骤摘要】
铝合金及其制备方法、靶材组件及其制造方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及铝合金及其制备方法、靶材组件及其制造方法。
技术介绍
溅射技术是半导体制造领域的常用工艺之一，随着溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。在溅射靶材制造领域中，靶材组件是由符合溅射性能的靶坯、与靶坯通过焊接相结合的背板构成，而在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。例如：靶材组件所处的环境温度较高，另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，而另一侧则处于高真空环境下，因此在靶材组件的相对两侧形成巨大的压力差；再者，靶材组件处在高压电场、磁场中，会受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，为了确保薄膜质量的稳定性以及靶材组件的质量，对靶坯和背板的质量以及焊接结合率的要求越来越高。但是，现有技术靶材组件的良率有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种铝合金及其制备方法、靶材组件及其制造方法，提高靶材组件的良率。为解决上述问题，本专利技术提供一种铝合金，所述铝合金的元素包括：铝、硅、镁和铜。可选的，所述铝合金各元素的质量比为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，其余为铝。可选的，所述铝合金的元素还包括：钛和杂质元素。可选的，所述铝合金各元素的质量比为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，钛：0.01％～0.05％，杂质元素：小于或等于0.5％，其余为铝。可选的，所述杂质元素包括铁、锰和锌中的一种或多种；每一杂质元素的质量比小于0.25％。相应的，本专利技术提供一种铝合金的制备方法，包括：提供合金材料，所述合金材料的元素包括：铝、硅、镁和铜；对所述合金材料进行加热熔化，形成铝合金原料；将所述铝合金原料进行铸造成型，形成铝合金。可选的，所述制备方法还包括：形成铝合金原料后，将所述铝合金原料进行铸造成型之前，获得所述铝合金原料各元素的质量比；将所述铝合金原料各元素的质量比调整至预设值。可选的，将所述铝合金原料各元素的质量比调整至预设值的步骤包括：将所述铝合金原料各元素的质量比和预设值进行比较；当某一元素的质量比小于预设值时，添加含相应元素的合金材料；当某一元素的质量比大于预设值时，添加含其他元素的合金材料。可选的，所述铝合金原料各元素的质量比的预设值为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，其余为铝。可选的，提供合金材料的步骤中，所述合金材料的元素还包括钛和和杂质元素。可选的，所述铝合金原料各元素的质量比的预设值为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，钛：0.01％～0.05％，杂质元素：小于或等于0.5％，其余为铝。可选的，所述杂质元素包括铁、锰和锌中的一种或多种；将所述铝合金原料各元素的质量比调整至预设值的步骤中，每一杂质元素的质量比的预设值为：小于0.25％。可选的，提供合金材料的步骤包括：提供重熔铝锭；提供硅铝中间合金或纯硅块；提供镁锭或5系铝合金；以及，提供纯铜块或铝铜中间合金。可选的，形成铝合金原料的步骤包括：将所述合金材料放入加热炉；采用加热炉，对所述合金材料进行加热熔化。可选的，加热炉的温度为690℃至720℃，加热时间至少为3小时。可选的，所述制备方法还包括：形成铝合金原料后，将所述铝合金原料进行铸造成型之前，对加热炉进行除气操作，去除所述铝合金原料中的缺陷气体。可选的，所述缺陷气体为H2；除气操作的步骤中，采用吹氩除氢工艺去除所述铝合金原料中的缺陷气体。相应的，本专利技术提供一种靶材组件的制造方法，包括：提供靶坯，所述靶坯的待焊接面为第一焊接面；提供背板，所述背板的待焊接面为第二焊接面，其中，所述背板的材料为如权利要求1～5任一项所述的铝合金；将所述第一焊接面和第二焊接面相对设置并贴合，形成初始靶材组件；对所述初始靶材组件进行电子束焊接，将所述靶坯的第一焊接面焊接至所述背板的第二焊接面上形成靶材组件。可选的，提供背板的步骤包括：提供铝合金；对所述铝合金进行塑性变形处理，形成背板初始件；对所述背板初始件进行热处理；完成所述热处理后，对所述背板初始件进行机械加工，形成靶材背板。相应的，本专利技术提供一种靶材组件，包括：靶坯；与靶坯通过焊接相结合的背板，所述背板的材料为如权利要求1～5任一项所述的铝合金。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供一种铝合金，所述铝合金的元素包括：铝、硅、镁和铜。其中，硅在电子束焊接过程中可以提高铝合金的金属流动性，以及时填充焊接过程所带来的孔隙，从而可以避免焊接工艺中的收尾缺陷问题；镁用于提高所述铝合金的强度和硬度；铜用于经过热处理工艺后进一步提高所述铝合金的强度和硬度。因此，所述铝合金为既具有较高强度和硬度，又具有良好电子束焊接性能的材料。本专利技术在制备铝合金的过程中，先提供包括铝、硅、镁和铜元素的合金材料，然后对所述合金材料进行加热熔化，形成铝合金原料，最后将所述铝合金原料进行铸造成型以形成铝合金，即通过所述方法形成的铝合金的元素包括铝、硅、镁和铜。其中，硅在电子束焊接过程中可以提高铝合金的金属流动性，以及时填充焊接过程所带来的孔隙，从而可以避免焊接工艺中的收尾缺陷问题；镁用于提高所述铝合金的强度和硬度；铜用于后续经过热处理工艺后进一步提高所述铝合金的强度和硬度。因此，在制备铝合金时，通过在元素铝中加入元素硅、镁和铜，使形成的铝合金不仅具有较高强度和硬度，还具有良好电子束焊接性能，从而使所述铝合金更适用于靶材背板的制造。本专利技术在形成靶材组件时，背板的材料为元素包括铝、硅、镁和铜的铝合金，其中，硅可以在对初始靶材组件进行电子束焊接时，提高背板内的金属流动性，以及时填充焊接过程所带来的孔隙，从而可以避免焊接后所述背板出现收尾缺陷，进而提高靶坯和背板的焊接效果；镁用于提高所述背板的强度和硬度，铜用于经过背板制造的热处理工艺后进一步提高所述铝合金的强度和硬度，避免形成的靶材组件在使用过程中发生背板变形或断裂的问题。因此，形成的靶材组件的良率较高。本专利技术提供的靶材组件中，背板的材料为元素包括铝、硅、镁和铜的铝合金。其中，所述背板中的硅在形成所述靶材组件的电子束焊接过程中，有利于提高背板内的金属流动性，以及时填充焊接过程所带来的孔隙，从而可以避免焊接工艺中的收尾缺陷问题，使所述靶材组件中靶坯和背板具有较好的焊接结合效果；镁和铜使所述背板具有较高的强度和硬度，可以避免在靶材组件使用过程中背板发生变形或断裂的问题，从而使所述靶材组件的良率得到提高。可选方案中，所述铝合金各元素的质量比包括：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，所述质量比的设定下，使所述铝合金的强度、硬度与焊接性能耐均得到提升。附图说明图1电子束焊接一实施例的原理示意图；图2为本专利技术铝合金的制备方法一实施例的流程示意图；图3至图5为本专利技术靶材组件的制造方法一实施例中各步骤对应结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术靶材组件的良率有待提高。分析其原因在于：在半导体靶材生产过程中，通常采用电子束焊接工艺将高纯铝靶坯焊接至铝合金背板上形成靶材组件。目前，用于电子束焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金，其特征在于，所述铝合金的元素包括：铝、硅、镁和铜。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金，其特征在于，所述铝合金的元素包括：铝、硅、镁和铜。2.如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金各元素的质量比为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，其余为铝。3.如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的元素还包括：钛和杂质元素。4.如权利要求3所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金各元素的质量比为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，钛：0.01％～0.05％，杂质元素：小于或等于0.5％，其余为铝。5.如权利要求4所述的铝合金，其特征在于，所述杂质元素包括铁、锰和锌中的一种或多种；每一杂质元素的质量比小于0.25％。6.一种铝合金的制备方法，其特征在于，包括：提供合金材料，所述合金材料的元素包括：铝、硅、镁和铜；对所述合金材料进行加热熔化，形成铝合金原料；将所述铝合金原料进行铸造成型，形成铝合金。7.如权利要求6所述的铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：形成铝合金原料后，将所述铝合金原料进行铸造成型之前，获得所述铝合金原料各元素的质量比；将所述铝合金原料各元素的质量比调整至预设值。8.如权利要求7所述的铝合金的制备方法，其特征在于，将所述铝合金原料各元素的质量比调整至预设值的步骤包括：将所述铝合金原料各元素的质量比和预设值进行比较；当某一元素的质量比小于预设值时，添加含相应元素的合金材料；当某一元素的质量比大于预设值时，添加含其他元素的合金材料。9.如权利要求7所述的铝合金的制备方法，其特征在于，所述铝合金原料各元素的质量比的预设值为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％～0.3％，其余为铝。10.如权利要求7所述的铝合金的制备方法，其特征在于，提供合金材料的步骤中，所述合金材料的元素还包括钛和和杂质元素。11.如权利要求10所述的铝合金的制备方法，其特征在于，所述铝合金原料各元素的质量比的预设值为：硅：4.0％～5.0％，镁：0.6％～1.0％，铜：0.2％...

【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，仝连海，
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