一种钛靶材组件的车削方法技术

本发明专利技术涉及一种钛靶材组件的车削方法，所述车削方法包括如下步骤：先将钛锭切断进行塑性变形；然后将得到的钛靶材坯料与背板进行焊接，得到钛靶材组件粗品；随后将得到的钛靶材组件粗品中的所述钛靶材坯料的溅射面依次进行粗车削和精车削，得到所述钛靶材组件；其中，所述精车削的待加工余量为0.4

【技术实现步骤摘要】
一种钛靶材组件的车削方法


[0001]本专利技术涉及靶材加工领域，具体涉及一种钛靶材组件的车削方法。

技术介绍

[0002]磁控溅射镀膜过程是将靶材和晶圆放在同一个真空密闭环境中，并在真空密闭环境中充入惰性气体氩气，将靶材置于正极，将晶圆置于负极，在电场的作用下，惰性气体氩气被电离分解成氩离子，氩离子在电场的作用下轰击靶材的表面使靶材的靶材原子溅射到晶圆表面。因此，置于正极的靶材的表面质量对于磁控溅射镀膜过程非常重要，一般要满足尺寸、平整度、纯度、成分含量、密度、晶粒尺寸和内部组织缺陷控制等多种要求。
[0003]由于靶材的强度不一，在实际应用过程中，需要将符合性能要求的靶材和具有一定强度的背板结合制成靶材组件，然后安装在溅射机台上，在磁场、电场作用下有效地进行磁控溅射控制。背板可以为靶材提供支撑作用，并具有传导热量的功效，因此需要将靶材和背板进行加工并焊接成型。
[0004]目前，高纯钛靶材在半导体芯片制作中有着广泛的应用，例如导电插塞金属填充、金属电极薄膜沉积等。但是，由于高纯钛靶材一般采用将高纯钛锭熔铸后经塑性变形工艺制备，使得高纯钛靶材具有强度高、硬度大等特点，并且钛成粉末时还容易燃烧。因此，当高纯钛靶材和背板焊接后的钛靶材组件需要进行机加工，才能满足用于磁控溅射镀膜的尺寸、平整度等要求。
[0005]现有技术公开了一些钛靶材组件的制备方法，例如CN111185659A公开了一种钛靶材和背板的扩散焊接方法及制得的钛靶材组件，所述焊接方法通过加入垫圈有效地改进了钛靶材和背板的装配结构，提高了钛靶材和背板的焊接结合度，然后依次进行机加工、尺寸检测、清洗干燥，即可得到用于磁控溅射镀膜的钛靶材组件；CN108687492A公开了一种靶材组件的制造方法，包括：提供钛靶材的坯料以及背板，所述坯料具有溅射面以及与所述溅射面相对的焊接面；对所述焊接面进行车削加工，在所述焊接面上形成螺纹；将所述钛靶材的坯料与所述背板采用热等静压工艺焊接在一起，形成靶材组件。
[0006]虽然上述方案公开了对高纯钛靶材以及钛靶材组件进行机加工，尤其是采用车削方式进行加工，但是仅仅是关注高纯钛靶材与背板相接触的焊接面的车削方法，并未公开高纯钛靶材的溅射面的车削方法。然而，目前对于高纯钛靶材溅射面的机加工方式仅仅采用粗车削的方式，不仅容易导致高纯钛靶材溅射面的表面产生挤压应力层，进而造成磁控溅射镀膜过程中发生异常放电现象，严重污染腔室环境，甚至污染晶圆，还容易加快刀片的磨损速度。
[0007]综上所述，目前亟需开发一种钛靶材组件的车削方法，使得钛靶材的溅射面不仅可以满足粗糙度要求，还可以保证平面度＜0.1mm，避免表面应力留存，有效地提高钛靶材的表面质量，而且能够使得刀片的磨损速度变慢。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钛靶材组件的车削方法，所述车削方法采用依次进行粗车削和精车削的机加工方式，并进一步限定了所述精车削的待加工余量以及分为至少2刀进行车削，使得钛靶材组件的溅射面不仅可以满足粗糙度要求，还可以保证平面度＜0.1mm，避免表面应力留存，减少了磁控溅射镀膜过程中的异常放电现象，而且能够使得刀片的磨损速度变慢。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的在于提供一种钛靶材组件的车削方法，所述车削方法包括如下步骤：
[0011](1)将钛锭切断进行塑性变形，得到钛靶材坯料；
[0012](2)将步骤(1)得到的钛靶材坯料与背板进行焊接，得到钛靶材组件粗品；
[0013](3)将步骤(2)得到的钛靶材组件粗品中的所述钛靶材坯料的溅射面依次进行粗车削和精车削，得到所述钛靶材组件；
[0014]其中，所述精车削的待加工余量为0.4-0.6mm，所述精车削分为至少2刀进行车削。
[0015]现有技术采用粗车削的方式对钛靶材组件粗品进行机加工，进刀量较大，使得钛靶材的溅射面产生车削挤压层，会产生表面应力留存问题，在磁控溅射镀膜过程中在晶圆上会产生异常放电现象，污染溅射腔室的环境。为了解决这一问题，本专利技术所述车削方法采用依次进行粗车削和精车削的机加工方式，在产品快要加工到成品时，在厚度方向上还有0.4-0.6mm的待加工余量，将原来的粗车削改为精车削，并且分为至少2刀进行车削，使得钛靶材组件的溅射面不仅可以满足粗糙度要求，还可以保证平面度＜0.1mm，避免表面应力留存，减少了磁控溅射镀膜过程中的异常放电现象，有效地提高了钛靶材的表面质量，而且能够使得刀片的磨损速度变慢。
[0016]本专利技术所述精车削的待加工余量为0.4-0.6mm，例如0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm或0.6mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)所述精车削分为4-9刀进行车削，例如4刀、5刀、6刀、7刀、8刀或9刀中的任意一种方式。
[0018]优选地，步骤(3)所述精车削的第一刀的进刀量为0.2-0.25mm，例如0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm或0.25mm等，后续每一刀的进刀量为0.03-0.07mm，例如0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm或0.07mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(3)所述精车削的转动速度为200-300r/min，例如200r/min、220r/min、240r/min、250r/min、270r/min、290r/min或300r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]本专利技术所述精车削进一步限定分为4-9刀进行车削，而且限定第一刀的进刀量为0.2-0.25mm，后续每一刀的进刀量为0.03-0.07mm，不仅可以保证粗糙度要求，保证平面度＜0.1mm，避免表面应力留存，减少磁控溅射镀膜过程中的异常放电现象，有效地提高钛靶材的表面质量，还可以尽可能地节约时间，提高加工效率。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)所述粗车削的待加工余量为0.7-1.3mm，例如0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm或1.3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值
范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(3)所述粗车削的每一刀的进刀量为0.3-0.5mm，例如0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(3)所述粗车削的转动速度为200-300r/min，例如200r/min、220r/min、240r/min、250r/min、270r/min、290r/min或300r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛靶材组件的车削方法，其特征在于，所述车削方法包括如下步骤：(1)将钛锭切断进行塑性变形，得到钛靶材坯料；(2)将步骤(1)得到的钛靶材坯料与背板进行焊接，得到钛靶材组件粗品；(3)将步骤(2)得到的钛靶材组件粗品中的所述钛靶材坯料的溅射面依次进行粗车削和精车削，得到所述钛靶材组件；其中，所述精车削的待加工余量为0.4-0.6mm，所述精车削分为至少2刀进行车削。2.根据权利要求1所述的车削方法，其特征在于，步骤(3)所述精车削分为4-9刀进行车削；优选地，步骤(3)所述精车削的第一刀的进刀量为0.2-0.25mm，后续每一刀的进刀量为0.03-0.07mm；优选地，步骤(3)所述精车削的转动速度为200-300r/min。3.根据权利要求1或2所述的车削方法，其特征在于，步骤(3)所述粗车削的待加工余量为0.7-1.3mm；优选地，步骤(3)所述粗车削的每一刀的进刀量为0.3-0.5mm；优选地，步骤(3)所述粗车削的转动速度为200-300r/min。4.根据权利要求1-3任一项所述的车削方法，其特征在于，步骤(3)所述粗车削和所述精车削均采用车削液；优选地，所述车削液为乳化液的水溶液；优选地，所述乳化液的水溶液的体积浓度为5-10％；优选地，所述乳化液的含油量为50-80vol％；优选地，所述乳化液为加德士安快达3380水溶性车削液。5.根据权利要求1-4任一项所述的车削方法，其特征在于，步骤(3)所述粗车削和所述精车削均采用的是卧式数控机床；优选地，所述卧式数控机床为台中精机VT22型号机床。6.根据权利要求1-5任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，边逸军，潘杰，王学泽，徐蔓，
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：