[发明专利]靶材组件的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体溅射靶材制造领域，尤其涉及一种靶材组件的焊接方法。

背景技术

在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材及能与所述靶材结合并具有一定强度的背板构成。背板可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。

在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。靶材组件所处的环境温度较高，例如300℃至600℃；另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，而另一侧则处于10^-9Pa的高真空环境下，由此在靶材组件的相对二侧形成有巨大的压力差；再有，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材与背板之间的焊接强度较差，将导致靶材组件在受热条件下变形、开裂、并与结合的背板相脱落，使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射基台造成损伤。

因此，需要选择一种有效的焊接方式，以使靶材与背板之间的焊接强度满足实际应用的需求。在公开号为CN1986133A(公开日：2007年6月27日)的中国专利文献中还能发现更多的关于靶材和背板的焊接方法的信息。

对于钨靶材与背板构成的靶材组件而言，由于钨的熔点较高，为3407℃，属于难熔金属且钨在加热条件下易被氧化，用现有的焊接方法焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接结合率差、焊接强度低、变形量大而且现有的焊接方法不能实现大尺寸靶材的焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是用现有的焊接方法将钨靶材与背板焊接在一起时焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接结合率差、焊接强度低、变形量大、而且现有的焊接方法不能实现大面积焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

为解决上述技术问题，本发明提供一种靶材与背板的焊接方法，包括以下方法步骤：

提供钨靶材、背板和铝中间层；

将所述钨靶材、铝中间层、背板置于真空包套内并使所述铝中间层位于所述钨靶材与背板之间，将所述真空包套置于焊接设备内；

利用热等静压工艺将所述钨靶材、铝中间层、背板焊接在一起以形成靶材组件；

焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述靶材组件。

可选的，将所述钨靶材、铝中间层、背板置于真空包套之前还包括以下步骤：

采用机械加工的方法对所述钨靶材的待焊接面进行处理形成第一螺纹图案、对所述铝中间层的第一待焊接面进行处理形成第三螺纹图案、对所述铝中间层的第二待焊接面进行处理形成第四螺纹图案、对背板的待焊接面进行处理形成第二螺纹图案，以提高所述钨靶材与背板的焊接能力，所述第一待焊接面需要与钨靶材的待焊接面相契合、所述第二待焊接面需要与背板的待焊接面相契合；

再对所述钨靶材的待焊接面、中间层的第一待焊接面和第二待焊接面、背板的待焊接面进行表面清洗处理。

可选的，所述利用热等静压工艺将钨靶材、铝中间层、背板焊接在一起的步骤包括：

使内部设置有所述钨靶材、铝中间层、背板的真空包套的外部环境温度为450℃～800℃、外部环境压强为50Mpa～160Mpa；

对位于所述环境温度、环境压强下的所述真空包套进行保温3～5小时，以将所述钨靶材、铝中间层、背板焊接在一起。

可选的，所述真空包套是由厚度为1.0mm～3.0mm的低碳钢或不锈钢焊接形成；

将所述钨靶材、铝中间层、背板置于真空包套内后，将所述真空包套抽真空至真空度至少为10^-3Pa，再将所述真空包套密封。

可选的，所述铝中间层的厚度为所述钨靶材厚度的1/4～5/4。

可选的，所述背板的材料为铜或铜合金。

本发明还提供一种靶材组件的焊接方法，包括以下步骤：

提供背板、钨靶材；

在所述钨靶材的待焊接面上形成铝中间层；

将形成有所述铝中间层的钨靶材、背板置于真空包套内并使所述铝中间层位于所述钨靶材与背板之间，将所述真空包套置于焊接设备内；

利用热等静压工艺将形成有所述铝中间层的钨靶材、背板焊接在一起以形成靶材组件；

焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述靶材组件。

可选的，在所述钨靶材的待焊接面上形成铝中间层之前对所述钨靶材进行表面清洗处理。

可选的，所述铝中间层是利用物理气相沉积工艺形成的。