钨钛合金靶材焊接方法技术

一种钨钛合金靶材焊接方法，包括：提供钨钛合金靶材、背板和焊料；对钨钛合金靶材的结合面进行镀镍处理；对所述钨钛合金靶材进行预热，使焊料分布在所述钨钛合金靶材的结合面；对所述背板进行预热，使焊料分布在所述背板的结合面；使所述钨钛合金靶材的结合面与所述背板的结合面贴合并进行焊接，形成靶材组件；冷却靶材组件。根据本发明专利技术的钨钛合金靶材焊接方法，可以使钨钛合金靶材与背板、尤其是铜背板以较高的强度结合在一起，满足溅射工艺的高强度要求；而且。即使在靶材面积较大的情况下，也能够有效地抑制靶材组件、特别是钨钛合金靶材发生较大的变形、翘曲等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种钨钛合金靶材的焊接方法。
技术介绍
溅射镀膜是半导体生产中一种常见的工艺，在溅射镀膜工艺中，通常使用背板固 定用于溅射的靶材，即通过例如焊接、螺栓连接等方式将靶材连接到背板上进行固定。这 里，将连接在一起的用于溅射的靶材和用于固定所述靶材的背板称为靶材组件，所述背板 用于将所述靶材装配到溅射基台，而且还具有传导热量的功效。因靶材材质的不同，焊接时所使用的焊料种类、焊接条件等也是不同的。另外，在 生产中广泛应用的背板主要是铜材质的靶材。目前，钨钛/铜两种金属间的焊接主要是使 用铟系、锡系焊料。然而，溅射工艺的环境比较恶劣，例如，靶材组件处于强电场、磁场中并 被各种高速粒子的轰击的过程中靶材组件的温度较高，因此，对靶材组件的焊接强度要求 较高。而采用铟系、锡系焊料焊接钨钛合金靶材和铜背板，由于钨钛合金与焊料难以浸润、 融合，因而所得到的靶材组件的强度不能满足溅射工艺的要求，容易出现靶材变形、靶材与 背板结合部开裂等不良情况，严重时甚至会出现靶材与背板脱落的情况，上述情况容易导 致溅射质量下降，妨碍正常生产。另一方面，金属钨钛与金属铜的膨胀系数相差较大，因而焊接冷却过程中钨钛合 金靶材与铜背板的相对变形也非常大，这种变形在靶材面积较大的情况下尤为明显。然而， 金属钨钛与金属铜的熔点相差也较大，因此常见的适于进行大面积焊接的设备也不能应用 在金属钨钛与金属铜的焊接上。综上所述，选择一种既能够使钨钛合金靶材与铜背板以较高的强度结合在一起， 又能够使靶材组件特别是大面积的靶材组件出现变形较小的焊接方法，就显得十分必要。专利
技术实现思路
本专利技术是为了解决在钨钛合金靶材与铜背板的焊接强度较低，无法满足溅射工艺 的要求，且在靶材面积较大时会产生较大的变形等问题而做出的。为解决上述问题，本专利技术提供一种，其包括提供钨钛合金 靶材、背板和焊料；对钨钛合金靶材的结合面进行镀镍处理；对所述钨钛合金靶材进行预 热后，将焊料分布在所述钨钛合金靶材的结合面；对所述背板进行预热后，将焊料分布在所 述背板的结合面；使所述钨钛合金靶材的结合面与所述背板的结合面贴合并进行焊接，形 成靶材组件；冷却靶材组件。可选地，所述焊料为铟系焊料。可选地，所述背板材料为铜基合金。可选地，所述钨钛合金靶材的预热温度为160°C至170°C。可选地，将焊料分布在所述钨钛合金靶材的结合面后，通过超声波处理带有焊料 的钨钛合金靶材。3可选地，所述背板的预热温度为160°C至170°C。可选地，将焊料分布在所述背板的结合面后，通过超声波处理带有焊料的背板。可选地，在将焊料分布在所述钨钛合金靶材的结合面时，保持所述钨钛合金靶材 预热后的温度；在将焊料分布在所述背板的结合面时，保持所述背板预热后的温度。可选地，焊接过程中，使用保护气体进行保护。可选地，设置围板，使所述钨钛合金靶材与所述背板在围板中进行焊接。可选地，所述保护气体为氩气。可选地，冷却过程中，对所述靶材组件进行加压。可选地，所述加压包括在冷却过程中使用垫板，使所述垫板贴合在所述靶材结合 面的相对面上，通过对所述垫板直接加压而对所述靶材结合面的相对面施加压力。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点对钨钛合金靶材的表面进行镀镍处理，优化焊料与钨钛合金靶材的浸润、融合程 度，使钨钛合金靶材通过该镀镍面与背板进行焊接，可以有效地提高焊接强度，满足溅射工 艺的要求。另一方面，在保护气体的保护下进行焊接，可以防止钨钛合金靶材、背板以及焊 料发生氧化，由此提高进一步保证了钨钛合金靶材与背板的焊接强度。此外，在冷却过程中对靶材组件进行加压，可以抑制其中的钨钛合金靶材和/或 背板发生变形，进行减小二者的相对变形。附图说明图1是本专利技术一实施方式的钨钛合金靶材焊接的流程图；图2是本专利技术一实施方式的钨钛合金靶材与背板的结合 面相贴合示意图；图3是本专利技术一实施方式的焊接过程中对架设围板的示 意图；图4是本专利技术一实施方式的冷却过程中对靶材组件加压 的主视图。具体实施例方式本专利技术的专利技术人发现现有钨钛合金靶材组件与背板尤其是铜背板的焊接后，焊 接质量无法满足溅射工艺的高强度要求。本专利技术提供一种靶材组件的焊接方法，其包括提供钨钛合金靶材、背板和焊料； 对钨钛合金靶材的结合面进行镀镍处理；对所述钨钛合金靶材进行预热，使焊料分布在所 述钨钛合金靶材的结合面；对所述背板进行预热，使焊料分布在所述背板的结合面；使所 述钨钛合金靶材的结合面与所述背板的结合面贴合并进行焊接，形成靶材组件；冷却靶材 组件。由于钨钛合金靶材与钨钛合金靶材的焊接性能相似，因此，在本专利技术一实施方式 中，以钨钛合金靶材为例对本专利技术的进行说明。另外，由于铜材质的 背板(即铜基靶材)在实际生产中应用较为广泛，所以本实施方式中以铜背板为例进行说 明。下面，结合附图，对本专利技术一实施方式进行详细地说明。图1是本专利技术一实施方式的钨钛合金靶材焊接的流程图；图2是本专利技术钨钛合金 靶材焊接方法一实施方式的钨钛合金靶材与背板的结合面相贴合示意图。参照图1及图2，对本专利技术一实施方式提供的一种，所述钨 钛合金靶材焊接方法包括如下步骤执行步骤Si，提供钨钛合金靶材10、背板20和焊料(未图示)。所述钨钛合金靶材10的纯度大于99. 9%，例如为3N5 (纯度99. 95%),4N5(纯度99.995% )或者5N(99. 999% )；钨钛合金靶材10的形状，根据应用环境、溅射设备的实际 要求，可以为圆形、矩形、环形、圆锥形或其他形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一 种，且其厚度可以为Imm至80mm不等。在本实施方式中，以纯度为3N5 (纯度99. 95% )、形 状为正方形的钨钛合金靶材作为钨钛合金靶材10来进行说明。所述背板20材料可以选自铜或铜基合金；所述背板20的形状，根据应用环境、溅 射设备的实际要求，可以为圆形、矩形、环形、圆锥形或其他形状(包括规则形状和不规则 形状)中的任一种，且其厚度可以为Imm至80mm不等。在本实施方式中，所述背板20是纯 度为3N5(纯度99. 95% )、形状为与钨钛合金靶材10相对应的正方形的铜背板。然而，这并不构成对本专利技术的限制，根据具体条件的不同，所述背板的材质也可以 为例如铝基合金(铝或铝合金)。所述焊料铟可以为例如铟系焊料、锡系焊料等，在本实施方式中使用的焊料为铟 焊料。其熔点适中、润湿性好，具有优良的焊接性能(抗拉性和延展性都比较好)，且焊接后 的韧性较好，对恶劣工作环境的耐受力较强。此外，优选使用无铅的铟焊料。执行步骤S2，对钨钛合金靶材10的结合面100实施镀镍处理。利用镀镍层可以增强焊料与钨钛合金靶材的浸润、融合，由此，使钨钛合金靶材10 通过经镀镍处理的结合面100与背板20焊接在一起后具有较高的结合强度，这样所得到的 靶材组件的焊接强度可以满足溅射工艺的高强度要求。钨钛合金靶材10的结合面100上 的镀镍层的厚度，可以根据例如钨钛合金靶材的面积、钨钛合金靶材与背板的焊接面积等 具体条件来确定，例如在焊接面积较大的情况下，在所述钨钛合金靶材10上设置厚度较大 的镀镍层。执行步骤S3，对钨钛合金靶材10进行预热，将焊料分布到钨钛合金靶材的结合面100。所述将焊料分布到钨钛合金靶材10的结合面10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种钨钛合金靶材焊接方法，其特征在于，包括提供钨钛合金靶材、背板和焊料；对钨钛合金靶材的结合面进行镀镍处理；对所述钨钛合金靶材进行预热后，将焊料分布在所述钨钛合金靶材的结合面；对所述背板进行预热后，将焊料分布在所述背板的结合面；使所述钨钛合金靶材的结合面与所述背板的结合面贴合并进行焊接，形成靶材组件；冷却靶材组件。2.根据权利要求1所述的钨钛合金靶材焊接方法，其特征在于，所述焊料为铟系焊料。3.根据权利要求1所述的钨钛合金靶材焊接方法，其特征在于，所述背板材料为铜基I=I 巫 O4.根据权利要求1所述的钨钛合金靶材焊接方法，其特征在于，所述钨钛合金靶材的 预热温度为160°C至170°C。5.根据权利要求4所述的钨钛合金靶材焊接方法，其特征在于，将焊料分布在所述钨 钛合金靶材的结合面后，通过超声波处理带有焊料的钨钛合金靶材。6.根据权利要求1所述的钨钛合金靶材焊接方法，其特征在于，所述背板的预热温度 为 160°C 至 170°C。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，陈勇军，
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：97