[发明专利]溅射钽环件的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于钽材的机械加工工艺，特别是涉及一种溅射钽环件的制备工艺。

背景技术

物理气相沉积（PVD）是半导体芯片生产过程中最关键的工艺之一，其目的是把金属或金属的化合物以薄膜的形式沉积到硅片或其他的基板上，并随后通过光刻与腐蚀等工艺的配合，最终形成半导体芯片中复杂的配线结构。物理气相沉积是通过溅射机台来完成的，溅射钽环件就是用于上述工艺中的一个非常重要的关键耗材。

溅射钽环件在半导体工艺中的主要作用有两点：

第一：约束溅射粒子的运动轨迹，起到聚焦的作用；

第二：吸附溅射过程中产生的大的颗粒物，起到净化的作用。

由于溅射钽环件的特殊使用环境，其技术指标要求主要有：

第一：材料晶粒度在100—300微米的范围内；

第二：表面滚花为８０TPI凸出的菱形，既在一英寸范围内有８０道花纹，滚花均匀，表面无可视点；

第三：凹型槽成型和环件组装满足图纸要求；

第四：焊接依据 AMS 2681A标准焊接，符合客户要求。

第五：酸洗、清洗符合应用材料提出的标准。

由于上述技术要求导致溅射钽环件的加工难度增加。目前溅射钽环件的加工都是放在国外生产，国内还未有同类技术存在。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种在获得半导体行业使用要求的同时简化工艺，降低加工难度，提高加工效率的溅射钽环件的制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种溅射钽环件的制备工艺，其特征在于工艺过程为：首先制备环件用钽条，卷圆后将钽条两端焊接，热处理，整形，内外表面滚花，切断焊口，进行端头滚花，然后在环件表面加工焊接槽口，酸洗，将凸台焊接在上述环件表面的焊接槽口上，再次酸洗，在规定区域内喷砂，最后利用超声波进行清洗即可；

上述环件用钽条的制备过程为首先将钽料采用先打方再拍扁的方式锻造，随后在1000℃～ 1100℃ 温度条件下热处理60min～120min，采用换向轧制法开坯轧制，在1000℃～ 1100℃温度条件下进行第二次热处理60min～120min，采用单向轧制进行成品轧制，最后在1200℃～1400℃温度条件下进行第三次热处理120min～180min，校平下料即得；

上述卷圆时在钽条的上下表面垫橡胶皮，控制圆度≤1.0mm；

上述焊接时焊缝宽度≤5mm，焊缝光整，焊后将突出点通过磨削消除；

上述热处理是指将钽条置于温度为钽熔点的30%～35%的条件下保温60～120分钟；

上述整形控制圆度≤0.2mm；

上述内外表面滚花和端头滚花是指在普通车床上，利用滚花轮进行表面滚花；

上述酸洗工艺为利用氢氟酸：盐酸=3：1的混合酸，酸洗2～10分钟。

通过本发明制备的溅射钽环件各项性能指标满足半导体行业的使用要求，本发明工艺简单，加工难度小，加工效率高。

附图说明

图1为本发明溅射钽环件的外形图。

具体实施方式

本发明溅射钽环件的制备工艺步骤为：

1、环件用钽条制备

要求晶粒尺寸满足产品要求，同板差以及表面质量满足后续加工的要求，具体工艺可采用：

首先采用先打方再拍扁的方式进行锻造，总加工率65％～75％；在1000℃～1100℃ 温度条件下进行第一次热处理60min～120min；采用换向轧制的方式开坯轧制，总加工率为70%～80%；在1000℃～1100℃ 温度条件下进行第二次热处理60min～120min；采用单向轧制的方法进行成品轧制，总加工率为70%～80%；在1200℃～1400℃ 温度条件下进行第三次热处理120min～180min；校平下料，钽条制备完成。

2、卷圆

利用精密卷圆机，圆度≤1.0mm。

3、焊接

为了实现环件内外表面的滚花要求，将卷圆后的环件进行端头焊接，焊缝宽度≤5mm，焊缝必须光整，焊后将突出点通过磨削消除。

4、热处理

主要目的降低焊接处硬度，同时必须保证不会改变材料的内部组织。具体工艺为：置于温度为钽熔点的30%～35%的条件下保温60分钟至120分钟。

5、整形

焊接环件进行整形，保证后期滚花要求，圆度≤0.2mm。

6、内外表面滚花

在普通车床上利用滚花轮进行表面滚花，滚花顺序为：外表面→内表面→侧边，内外表面滚花必须均匀一致，表面没有可视平点。

7、焊口切断