铜靶材的加工方法技术

一种铜靶材的加工方法，包括：对铜工件进行三次精度渐增的机械加工，其中，在第三次机械加工时采用喷雾冷却，在三次机械加工过程中用全周夹具固定铜工件，并且在第一次机械加工和第二次机械加工之间对铜工件进行应力释放。通过所述铜靶材的加工方法可以防止铜在机械加工过程中氧化，并使获得的铜靶材具有较好的表面纹路一致性，以及较低的表面粗糙度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及。
技术介绍
通过溅射方法在基底上形成的薄膜的质量会受到用于溅射的靶材表面粗 糙度的影响。当尺寸超过一定水平的凸起存在于靶材表面时，可在凸起上产 生异常放电(微电弧放电)。所述异常放电可导致大粒子从靶材的表面溅出并 沉积于基地上。沉积的大粒子可在薄膜上形成斑点并导致半导体器件的短路。许多材料可被用来制作靶材，包括铜、铝、钛等。在具体应用中，靶材 可包括合金或其他金属的混合物，例如铜、铝、钬中的一种或多种。靶材也 可包括具体金属材料的所谓高纯度形式，例如铜、铝、钛中的一种或多种中的99.9% ~ 99.9999%的纯度。目前，在对铜进行加工以制作靶材时发现，无氧铜(纯度为99.995%的金 属铜)在高速加工时容易与空气中的氧气、水和二氧化碳相互作用而发生氧 化(生锈)，使得制成的铜靶材性能降低，甚至不能达到靶材的要求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中，对铜进行加工以制作靶材时，铜容易 发生氧化，从而影响制成的铜耙材性能的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括在对铜工 件进行机械加工时采用喷雾冷却。可选的，所述机械加工包括三次精度渐增的机械加工，其中，在第三次 才几才成加工时采用喷雾冷却。可选的，在^4成加工过程中用全周夹具固定铜工件。可选的，在机械加工过程中用刀头具有凸部的刀具加工铜工件。可选的，在两次机械加工之间对铜工件进行应力释放。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点在机械加工时采用喷雾冷却，可以隔离铜工件表面和空气中的水分l妄触， 从而防止无氧铜在高速加工过程中氧化。在机械加工时采用喷雾冷却，也减少了铜工件表面被划伤的情况，并且 可以减小加工过程中刀具的磨损程度，进而P务低成本。通过全周夹具固定铜工件，由于全周夹具包裹了铜工件的整个外形，使 得铜工件在加工过程中的受力比较均匀，不易产生振动，从而减小了铜工件 的变形。通过改变刀具的刀头结构使刀具加工时的作用力减小，进一步减小了铜 工件在加工过程中的变形，同时也减小了加工过程中刀具的磨损程度。在各次机械加工之间对铜工件进行应力释放，也减小了由于加工过程中 的应力释放导致的变形。附图说明图1是本专利技术的一种实施方式流程图2a和图2b分别是普通夹具和全周夹具固定铜工件的示意图3a和图3b分别是普通刀具和特殊刀具的刀头示意图4是铜靶材加工过程中使用图2b所示全周夹具和图3b所示刀具的示 意图5是本专利技术的一种实施例流程图。具体实施方式铜氧化是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳相互作用的结果，因此，为 了防止铜氧化，需要隔离铜与空气中的氧气、水或二氧化碳接触。专利技术人发 现，在对铜工件进行机械加工时，采用喷雾冷却可以隔离铜与空气中的水分 接触，因为喷雾冷却使用的切削液喷射到铜工件的切削区，即切削液喷射在 铜工件表面，隔离了铜工件表面与空气中的水分接触。切削液在金属切削中主要起两个作用， 一是润滑作用；二是冷却作用。 切削液能否充分发挥有效的润滑作用，其渗透能力强弱是一个重要的因素。 常规的浇注式切削液在切削加工中的渗透以液体渗透和气体渗透两种方式进 行浇注的液体渗透效率较低，在高速切削时效率更低；气体渗透是由于浇 注在切屑表面裂紋中的液体随着切削温度的上升发生汽化而向前刀面进行渗 透的。试验证明，常规切削液的渗透能力不强，能够被汽化的液体量很少， 使润滑效果受到限制。而喷雾冷却形成的两相流体，能够弥补切削液渗透能 力的不足。气液两相流体喷射到切削区时，有较高的速度，动能较大，因此 渗透能力较强。此外，在气液两相流体中微量液体的尺寸很小，遇到温度较 高的金属极易汽化，可从多个方面向刀具前刀面渗透。虽然射流中的液体量 很少，但被汽化的部分则比连续浇注切削液时多，因而润滑效果较好。另一方面，在金属加工中切削热主要来源于金属的塑性变形，切削区的 冷却过程就是固体与流体之间的传热过程。由于流体与固体分子之间的吸引 力和流体粘度作用，在固体表面就有一个流体滞流层，从而增加了热阻。滞 流层越厚，热阻越大，而滞流层的厚度主要取决于流体的流动性即粘度。粘 度小的流体冷却效果比粘度大的流体冷却效果好。例如，可以选用酒精作为 切削液，因为酒精相对于其他溶液来说，其粘度更小。参照图l所示，本专利技术的一种实施方式包括步骤sl，以全周夹具固定铜工件，进行第一次机械加工；步骤s2,对铜工件进行应力释放；步骤s3,以全周夹具固定铜工件，进行第二次机械加工，其精度高于第 一次才几才成力口工；步骤s4,以全周夹具固定铜工件，进行第三次机械加工，其精度高于或 等于第二次机械加工，并且采用喷雾冷却。上述实施方式中，第一次机械加工为粗加工，其目的在于去除铜工件大 部分的余量，以获得较规则的半成品，也就是说，切削出靶材的大致形状。 而第二次机械加工为半精加工，其精度要高于第一次机械加工，其目的在于 去除铜工件小部分的余量，以获得更接近于实际靶材形状尺寸要求的半成品。 而第三次机械为精加工，其精度要高于或等于第二次机械加工，其目的在于 对铜工件进行最后的精细加工以获得最终的铜靶材。上述实施方式中，在第一次机械加工和第二次机械加工之间进行应力释 放是因为，在机械加工之前， 一般在铜工件内部有一定的内应力。在机械加 工时所述内应力会从铜工件内部逐渐的释放，从而导致铜工件的变形，使平 面度产生偏差。 一般在粗加工和半精加工后容易出现变形，特别是粗加工。 因而，通过在第一次机械加工(粗加工)后进行应力释放，来消除铜工件的 内应力，以减小铜工件的变形。而上述实施方式中，各次机械加工时，铜工件都是通过全周夹具固定。 图2a和图2b分别为普通夹具和全周夹具固定铜工件的示意图。对比图2a和 图2b，普通夹具20是通过三角固定的方式来固定铜工件10,而全周夹具21 则包裹整个铜工件10。相对普通夹具20,全周夹具21使得铜工件10在高速 加工过程中的受力更加均匀。可选的，在各次机械加工时，都是用特殊刀具加工铜工件。图3a和图3b 分别为普通刀具和特殊刀具的刀头示意图。对比图3a和图3b,刀具31的刀 头具有凸部31a,相对普通刀具30,特殊刀具31的刀头与铜工件的接触面小， 使得刀具加工时的作用力小。参照图4所示，在刀具31对铜工件10进行高速加工的过程中，全周夹 具21使得铜工件10更加稳定，不易产生振动，从而可以减小铜工件在加工 过程中的变形。另一方面，刀具31加工时的作用力减小，进而也可以减小铜 工件在加工过程中的变形。可选的，在第二次机械加工和第三次机械加工之间也对铜工件进行应力 释放。如前所述，在第二次机械加工(半精加工)后，铜工件也容易出现变 形，因而在第二次机械加工后，再次通过应力释放来减小铜工件的变形。可选的，在第一次机械加工后对铜工件进行整平后再进行应力释放。考 虑到第一次机械加工(粗加工)的过程中，铜工件的形状已经产生了变化， 其内部会产生应力，因而为了进一步减小铜工件的变形，可以在应力释放之 前，先对铜工件进行4交正。具体地i兌，可以采用压力才几对铜工件进行才支正。 使用压力机时，对铜工件施加的压力小于60吨。因为压力过大可能会造成铜 工件的断裂。可选的，所述应力释放包括将铜工件闲置至少8小时。所述闲置可以 为将铜工件置于室温条件下。通过所述应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜靶材的加工方法，包括对铜工件进行机械加工，其特征在于，在对铜工件进行机械加工时采用喷雾冷却。

【技术特征摘要】
1.一种铜靶材的加工方法，包括对铜工件进行机械加工，其特征在于，在对铜工件进行机械加工时采用喷雾冷却。2. 如权利要求1所述的铜靶材的加工方法，其特征在于，所述机械加工包括 三次精度渐增的机械加工，其中，在第三次机械加工时釆用喷雾冷却。3. 如权利要求1或2所述的铜靶材的加工方法，其特征在于，所述喷雾冷却 包括将切削液喷射到切削区。4. 如权利要求3所述的铜耙材的加工方法，其特征在于，所述切削液为酒精。5. 如权利要求1或2所述的铜靶材的加工方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，鲍伟江，刘庆，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]