一种靶材的加工方法技术

一种靶材的加工方法，所述方法包括：提供靶材坯料；对所述靶材坯料按目标靶材的形状进行下料，所述目标靶材为多个分割靶材装配组成的靶材；对下料后的靶材坯料进行机械加工，得到半成品靶材；将所述半成品靶材利用线切割进行分割，得到分割靶材。本发明专利技术工艺简单，工序集中，节约成本，同时保证产品尺寸精度和产品表面凹槽纹路的一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及靶材的加工方法。
技术介绍
溅射是物理气相沉积(PVD)技术的一种，目前常用来进行薄膜沉积。具体过程是以一定能量的粒子轰击固体表面，使固体近表面的离子能够获得足够的能量而最终逸出固体，在溅射过程中，被轰击的固体材料称为靶材。靶材由靶材坯料(Target Blank)和支撑靶材坯料的背板(Backing Plate)组成。实际生产中为了满足溅射镀膜的需要，常通过将靶材分割成多个靶材小片，即分割靶材，于背板上进行接合，从而制造溅射靶材。专利申请号为200880001823. 9的专利申请文件中就公开了一种此类由分割靶材构成的溅射靶。图1是一种现有的扇形分割靶材的正面示意图。所述分割靶材包括平面11、斜面 12、固定孔13和凹槽14。图3是图1沿A-A线的的剖视图。结合图1和图3可以看出，凹槽14位于平面11上，所述凹槽14有多个，与靶材同心，各凹槽14形状、尺寸相同，且间距相同。图2是图1中分割靶材的反面示意图，包括平面21和斜面22。现有技术中三片所述分割靶材接合组成一个完整的圆形靶材，主要的加工方法包括以下步骤首先提供方形坯料， 按扇形分割靶材图纸下料；粗铣平面11和平面21 ；铣扇形四周轮廓；精铣平面11、斜面12 ； 加工固定孔13 ；铣斜面22 ；攻螺纹后得到一片扇形分割靶材；重复上述加工步骤获得三片扇形分割靶材；三片扇形分割靶材装配合一枚靶材，精车形成平面11上的凹槽14。上述现有技术的加工方法存在以下问题1.工序复杂，耗时过久；2.毛坯尺寸大，浪费原材料；3.每片分割靶材加工工序不集中，需要多次装夹，而且在重复装夹时定位精度不高，增加产品的累积公差；4.机械加工时，主轴高速旋转，靠定位夹具装夹的靶材容易松动和移位，造成产品尺寸精度不高，装配困难，且表面凹槽一致性差，影响靶材的溅射效果；5.产品在高速旋转加工中的不连续加工，车刀的涂层刀片容易坑刀或者崩裂，造成刀片的报废，以及产品表面产生积屑瘤，影响产品表面的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的靶材加工方法，缩短工序，节约材料，并保证靶材的尺寸精度、表面粗糙度以及凹槽表面纹路的一致性和均勻性，以满足半导体靶材溅射要求。为解决上述问题，本专利技术提供，提供靶材坯料；对所述靶材坯料按目标靶材的形状进行下料，所述目标靶材为多个分割靶材装配组成的靶材；对下料后的靶材坯料进行机械加工，得到半成品靶材；将所述半成品靶材利用线切割进行分割，得到分割靶材。可选的，所述靶材材料为铜锰合金。可选的，所述机械加工包括以下步骤粗车靶材正反两面；加工固定孔；攻螺纹； 精车靶材溅射面；精车形成靶材溅射面的凹槽。可选的，加工固定孔包括在所述靶材表面形成至少一个固定孔，所述固定孔贯通靶材厚度。可选的，精车形成靶材溅射面的凹槽包括在所述靶材表面形成至少一个凹槽，所述凹槽与靶材呈同心环状。可选的，所述凹槽为多个，各凹槽形状、尺寸相同，所述凹槽间距相同。可选的，所述线切割为慢走丝线切割。可选的，所述慢走丝线切割的参数为0. 18mm的钼丝作为电极丝，工作液的浓度为10%，切割电流为2A，开路电压为60V，脉冲宽度为10 15 μ S，脉冲间隙为7 11 μ S， 功率管为5 6个。可选的，所述靶材加工还包括对所述分割靶材进行抛光处理。可选的，所述分割靶材为扇形靶材时，所述下料作业为圆形下料。可选的，所述分割靶材形状、尺寸相同。可选的，所述分割靶材的圆心角为90 120°。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点采用靶材毛坯，按目标靶材形状下料，与现有技术中采用方形坯料，下料后得到扇形靶材相比，毛坯尺寸合理，节省原材料。下料后再进行机械加工，得到半成品靶材，所述机械加工包括粗车靶材正反两面；加工固定孔； 攻螺纹；精车靶材溅射面；精车形成溅射面的凹槽。与现有技术中的加工方法相比，工序简单，加工效率提高；而且在机械加工时，工序集中，不需要反复装夹，可防止刀片的坑刀或者崩裂，产品的表面也不易产生积削瘤；此外由整块靶材加工凹槽，避免了分割靶材分别加工再装配车床加工凹槽可能导致的尺寸不匹配、精度差的问题，整体加工出来的凹槽一致性好；利用慢走丝线切割进行分割，产品尺寸精度高，表面粗糙度达到溅射要求。附图说明图1是扇形分割靶材的正面示意图；图2是扇形分割靶材的反面示意图；图3是沿图1中A-A线的剖视图；图4是本专利技术实施例中靶材加工的流程示意图。图5是本专利技术实施例中靶材机械加工的流程示意图。图6是本专利技术实施例的一个例子中机械加工后得到的整圆靶材的平面示意图。 具体实施例方式现有技术中，方形毛坯材料经过一系列繁杂的机械加工后，得到一片扇形分割靶材半成品，三片同样加工好的扇形分割靶材半成品装配组合为一枚靶材，再精车加工其表面的凹槽。工序非常复杂，靶材在反复的装夹过程中容易产生累积公差，表面凹槽也难以一致，尺寸精度和表面粗糙度都较难达到溅射靶材的要求。本专利技术提供一种靶材加工方法，包括先将靶材坯料下料成目标靶材的形状，然后进行一系列的机械加工，得到半成品靶材，后续切割形成分割靶材。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。参考图4，本专利技术实施方式提供，包括如下步骤步骤Si，提供靶材坯料；步骤S2，对所述靶材坯料按目标靶材的形状进行下料作业，所述目标靶材为多个分割靶材装配组成的靶材；步骤S3，对下料后的靶材坯料进行机械加工，得到半成品靶材；步骤S4，将所述半成品靶材利用线切割进行分割，得到分割靶材。如步骤Sl所述，提供靶材坯料。在本实施方式中，所述靶材的材料可以是高纯度或超高纯度的金属或合金，本实施例中以铜锰合金为例。接着执行步骤S2，对所述靶材坯料进行下料作业，所述目标靶材为多个分割靶材装配组成的靶材。下料方法可以是剪切、气割等。靶材的形状，根据应用环境、溅射设备的实际要求，可以为圆形、矩形、环形、圆锥形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状) 中的任一种。靶材坯料按目标靶材的形状下料，所述目标靶材即多个分割靶材最终装配组合形成的靶材。对比现有技术中的方料扇形下料节省原料，避免了原材料的浪费。接着执行步骤S3，对下料后的靶材坯料进行机械加工，得到半成品靶材。结合图 5所示，所述机械加工包括以下步骤S31粗车靶材正反两面；S32加工固定孔；S33攻螺纹； S34精车靶材溅射面；S35精车形成溅射面的凹槽。首先执行步骤S31，粗车靶材正反两面。经过下料作业获得的靶材仅具有靶材的基本形状和尺寸，进行粗加工，可去除大部分加工余量，获得与实际产品形状、尺寸接近的半成品。接着执行步骤S32加工固定孔。如图6所示，靶材上设有固定孔13，所述固定孔 13贯通靶材厚度。所述固定孔13可以是通孔或螺纹孔；如是通孔的话，可与螺丝和螺母配合；如是螺纹孔的话，可仅与螺丝配合即可实现固定。所述固定孔13的数量与背板上的固定孔匹配。如果上述固定孔13为螺纹孔，则执行步骤S33，攻螺纹。然后执行步骤S34，精车靶材溅射面。经过上一步S31粗车靶材正反面，所述靶材的溅射面已经具有基本的形状和尺寸，此处进一步精加工，去除多余的材料，获得更精确的尺寸及较小表面粗糙度，以满足所述靶材的溅镀需要。然后执行步骤S35，精车形成靶材溅射面上的凹槽。所述凹槽可以是方形槽、V形槽、半圆槽，本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种靶材的加工方法，其特征在于，所述方法包括：提供靶材坯料；对所述靶材坯料按目标靶材的形状进行下料，所述目标靶材为多个分割靶材装配组成的靶材；对下料后的靶材坯料进行机械加工，得到半成品靶材；将所述半成品靶材利用线切割进行分割，得到分割靶材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，陈玉蓉，
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