[发明专利]一次真空将溅射钽环件凸台焊接在环体上的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶金技术领域，特别是涉及一种一次真空将溅射钽环件凸台焊接在环体上的方法。

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，其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。

溅射钽环件是由环件和焊接在环件上的凸台组成。目前，应用在半导体行业的溅射钽环件主要有两种结构，一种12，环件有7个凸台；一种8，环件有5个凸台，两种结构的焊接方法是一样的。

现有技术中，溅射钽环件的凸台与环件之间根据AMS  2681B标准进行焊接，即采用电子束焊接。电子束焊接必须在真空室完成，在环体上焊接七个凸台，一般的做法是：装配凸台（1个）、进真空室、抽真空、焊接、放气和出真空室，焊接7个凸台就需要循环以上工序7次，加工效率极低，对能源是很大的浪费。同时，在进行电子束焊接时，由于凸台不进行固定，导致电子束在起弧时，能量过于集中于一点，使凸台翘起，严重影响焊接质量，产生废品。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高加工效率，降低生产成本，提高焊接质量的一次真空将溅射钽环件凸台焊接在环体上的方法。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种一次真空将溅射钽环件凸台焊接在环体上的方法，其特征是：首先将凸台和环件分别酸洗，然后将所有凸台固定在环件上，最后将固定好凸台的环件装夹在三爪卡盘上，通过W轴的旋转依次完成多个凸台的焊接。

上述酸洗是在体积比为5 ：3：1的HCl、HF和H₂SO₄的混合酸液中进行，酸洗时间控制在8—10分钟。

上述凸台固定利用夹具实现，夹具将环件夹紧，然后利用捆绑丝将凸台固定在夹具上。

所述凸台中心的螺纹孔内配套连接有螺丝，螺丝上开有孔，捆绑丝穿过孔后捆绑在夹具上。

所述捆绑丝为钽丝。

所述夹具采用铝材制备。

凸台焊接时的起弧点靠近钽丝一侧，且不能将钽丝熔断。

本发明采用夹具将凸台和环体进行固定，然后进行电子束焊接，这样只需要抽一次真空即可完成所有凸台的焊接，最大限度的简化了加工工艺，从而大大提高了加工效率，降低了加工成本，同时由于先将凸台全部固定，避免电子束焊接时凸台变形，减少了废品的产生，提高了加工质量。

附图说明

图1为溅射钽环件结构示意简图；

图2本发明中焊接夹具轴测图；

图3为凸台固定局部示意图；

图4为焊接起弧点示意图。

具体实施方式

本发明的一次真空将溅射钽环件凸台焊接在环体上的方法，具体为：

1、焊接前表面处理，为了保证焊接质量，焊接前必须对环体和凸台进行酸洗处理，消除油污等杂质。上述酸洗是指采用5 ：3：1的HCl、HF和H₂SO₄的混合酸液中进行，酸洗时间控制在8—10分钟，彻底去除焊接装配处的污染及氧化。

2、凸台固定，如图2及图3所示，图中1-钽丝，2-螺丝，3-凸台，4-环体，5-夹具。利用凸台3中心的螺纹孔，车削对应的螺丝2，螺丝2和凸台3通过螺纹连接，在螺丝2的另一端有Φ1.2的孔，将Φ1.0的钽丝穿过，环体4通过夹具5固定，钽丝捆绑在夹具上，从而实现将凸台固定在环体上。夹具材料为铝材，可避免对电子束的干扰。选用钽丝作为捆绑丝，是为了避免其他材料在焊接时对焊接质量产生影响。

3、电子束焊接，将固定好凸台的环件装夹在三爪卡盘，通过电子束W轴的旋转依次完成多个凸台的焊接。焊接时起弧点见图示，1-钽丝，3-凸台，A-起弧点，起弧点靠近钽丝一侧，但不能将钽丝熔断。这样可以保证在钽丝烧断前凸台已完成45%以上的焊接，确保焊接时凸台不产生变形。钽丝在焊接时直接熔断，实践证明，对焊接质量不产生影响。