靶材与背板的焊接方法及形成的靶材组件技术

一种靶材与背板的焊接方法，包括：在靶材的背面形成多个燕尾槽，在背板的正面形成与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起；将靶材与背板叠合放置，并使燕尾状凸起与燕尾槽咬合在一起；采用静压方式处理靶材与背板中心区域，利用电子束焊接靶材与背板的边缘结合区域。本发明专利技术还提供一种靶材组件，包括靶材与背板，其中，所述靶材的背面形成有多个燕尾槽，所述背板的正面形成有与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起。采用了本发明专利技术的技术方案，可以避免了现有技术中采用钎焊的方式，需采用焊料，降低了成本，且形成的靶材组件不会因焊料限制而影响出口，且实现了环保目的，同时避免了采用实现条件要求较高的热等静压焊，工艺简单易操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种靶材与背板的焊接方法及形成的靶材组件。
技术介绍
在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、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机台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。大规模集成电路制造中常使用铝靶材进行物理气相沉积法(PVD)镀膜以形成阻挡层，铝靶材在溅射过程中使用磁控溅射，通常使用强度较高、并且导热、导电性高的铝材料作为背板材料，但是必须将铝靶材和背板材料焊接在一起才能加工成半导体工业所使用的靶材组件，使其既可以可靠地安装在溅射机台上，同时又可以在磁场、电场作用下有效控制进行溅射。现有技术中，靶材与背板的焊接方式常用的有钎焊或热扩散焊接。钎焊方法原理是利用熔点比母材低的填充金属(称为钎料或焊料)，经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。热扩散焊接方法原理是利用相互接触的材料表面，在一定温度、压力作用下靠近，局部产生塑形变形，原子间相互扩散，在截面处形成新的扩散曾，从而实现可靠连接完成焊接过程。然而在将铝靶材坯料与铝背板进行热扩散焊接时，由于金属铝及其合金的熔点较低(650°C左右)，且化学性质较为活泼，采用常规的很接设备进行热扩散焊接时，温度需加热到200°C以上，焊接表面氧化非常严重，从而使得金属接触面原子不能进行有效扩散，难以达到理想的焊接效果。因此为提高焊接后所得组件的结合强度，一般常用的方法有热等静压焊。然而，本专利技术的专利技术人在实际使用过程中发现，采用钎焊的方式需要焊料，焊料本身需要成本，且焊料的成分各部相同，某些国家对材料有使用限制，因此，采用部分焊料焊接后的靶材组件，会有出口限制问题。而采用热等静压焊的设备较贵，有使用能力的公司较少。有鉴于此，实有必要提出一种新的靶材与背板的焊接方式，以克服钎焊的出口限制及热等静压焊的实现条件要求较高问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提出一种新的靶材与背板的焊接方式，以解决现有技术中采用钎焊的靶材组件有出口限制及采用热等静压焊的实现硬件要求较高问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种靶材与背板的焊接方法，包括在靶材的背面形成多个燕尾槽，在背板的正面形成与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起；将靶材与背板叠合放置，并使燕尾状凸起与燕尾槽咬合在一起；3采用静压方式处理靶材与背板中心区域，利用电子束焊接靶材与背板的边缘结合区域。可选地，靶材与背板的材质都为铝。可选地，所述燕尾槽通过车床车削加工形成。可选地，所述燕尾状凸起通过车床车削加工形成。可选地，所述电子束焊接步骤在真空中进行。可选地，所述电子束焊接的焊接速度范围为10-20mm/s，输入速流范围为 40-60mA，聚焦电流范围为600-700mA。可选地，所述静压步骤的压力范围2500吨到3500吨。本专利技术还提供一种靶材组件，包括靶材与背板，其中，所述靶材的背面形成有多个燕尾槽，所述背板的正面形成有与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起。可选地，所述靶材与背板的材质都为铝。可选地，所述每个燕尾槽形成环形结构，所述每个燕尾状凸起也形成环形结构。可选地，所述燕尾槽的深度范围为1. 2-2. 2毫米。可选地，所述相邻环形结构的燕尾槽间等间距，所述相邻环形结构的燕尾状凸起间也等间距。可选地，所述间距范围为2. 5-3. 5毫米。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点采用首先在在靶材的背面形成多个燕尾槽，在背板的正面形成与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起；然后将燕尾状凸起与燕尾槽咬合在一起；之后靶材与背板中心区域采用静压方式，利用电子束焊接靶材与背板的边缘结合区域；避免了现有技术中采用钎焊的方式，需采用焊料，降低了成本，且形成的靶材组件不会因焊料限制而影响出口，且实现了环保目的，同时避免了采用实现硬件要求较高的热等静压焊，工艺简单易操作。附图说明图1是本专利技术提供的靶材与背板的焊接方法的流程图；图2是靶材背面的俯视图；图3是背板正面的俯视图；图4是沿图2中的A-A直线的剖视图；图5是沿图3中的B-B直线的剖视图；图6是按照图1提供的靶材与背板的焊接方法，形成的靶材组件结构示意。 具体实施例方式本专利技术采用首先在在靶材的背面形成多个燕尾槽，在背板的正面形成与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起；然后将靶材与背板叠合放置，并使燕尾状凸起与燕尾槽咬合在一起； 之后采用静压方式处理靶材与背板中心区域，利用电子束焊接靶材与背板的边缘结合区域；避免了现有技术中采用钎焊的方式，需采用焊料，降低了成本，且形成的靶材组件未使用焊料，因此不会因焊料限制而影响出口，且实现了环保目的，同时避免了采用实现条件要求较高的热等静压焊，工艺简单易操作。4为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，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。图1所示为本专利技术提供的靶材与背板的焊接方法的流程图，以下结合图1，详细介绍本专利技术的具体实施方式。首先执行步骤Sl 1，在靶材11的背面形成多个燕尾槽111，在背板12的正面形成与燕尾槽111匹配的多个燕尾状凸起121 ；如图2、图3、图4与图5所示，其中，图2是靶材 11背面的俯视图，图3是背板12正面的俯视图，图4是沿图2中的A-A直线的剖视图，图5 是沿图3中的B-B直线的剖视图。本实施例中，以靶材11为铝靶材，背板12为铝背板为例，可以理解的是，靶材11 也可以选择铜、铬等其它所需溅射的材质的靶材，背板12也可以选择导热性能优良的铜背板，当靶材11选择为其它材质时，燕尾槽111的加工深度及加工方法可以根据需要调整，类似地，当背板12选择为其它材质时，燕尾状凸起121的加工高度及加工方法也可以根据需要调整。本实施例中，燕尾槽111通过车床在靶材背面车出一圈圈的多个环形状槽，该槽的形状参见图2，该槽的截面如图4所示，为燕尾形状，因此，称为燕尾槽111。为保证铝靶材11与铝背板12的焊接效果，所述燕尾槽的深度范围为1. 2-2. 2毫米。在本实施例中，所述相邻环形结构的燕尾槽111之间等间距，所述间距范围为 2. 5-3. 5毫米。在其它实施例中，所述相邻环形结构的燕尾槽111之间可以根据焊接需要设置为不等间距。由于分别设置在靶材11与背板12上的燕尾槽111与燕尾状凸起121需匹配， 因此，本实施例中的铝背板12上也需通过车床车削出一圈圈的多个环形状的燕尾状凸起 121，该燕尾状凸起121的形状参见图3，该燕尾状凸起121的截面如图5所示。在本实施例中，所述相邻环形结构的燕尾状凸起121之间等间距，所述间距范围为2. 5-3. 5毫米。在其它实施例中，所述相邻环形结构的燕尾状凸起121之间可以根据焊接需要设置为不等间距。接着执行步骤S12，将靶材11与背板12叠合放置，并使燕尾状凸起121与燕尾槽 111咬合在一起，如图6所示。然后执行步骤S13，靶材11与背板12中心区域采用普通静压方式处理，利用电子束焊接靶材11与背板12的边缘结合区域。由于采用了普通静压的方式，该普通静压的方式压力要求在2500吨到3500吨， 先在靶材11与背板12的中心区域采用普通静压的方式对靶材与背板中心区域加压，进行 1小时到4小时后，之后再对两者的边缘结合区域进行真空电子束焊接，可以得到与现有技术中的采用钎焊的方式及热等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，郑文翔，
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：