铝靶材组件的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体溅射靶材制造领域，尤其涉及一种铝靶材组件的焊接方法。
【背景技术】
[0002]在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材、与靶材结合的背板构成。背板在靶材组件中起支撑作用，并具有传导热量的功效。
[0003]在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。具体为:靶材组件所处的环境温度较高，例如300°C至600°C ;另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，而另一侧则处于1-9Pa的高真空环境下，因此在靶材组件的相对二侧形成巨大的压力差；再者，靶材组件处在高压电场、磁场中，会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，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、使得溅射无法达到溅射均匀的效果，严重时，靶材会脱落于背板对溅射基台造成损伤。
[0004]对于由铝靶材和铝背板构成的靶材组件而言，现有技术中，常用钎焊工艺来实现铝靶材与铝背板的焊接，但是铝靶材和铝背板即使在常温也极易发生氧化，会在铝靶材和铝背板的表面形成致密的氧化铝膜。用现有的焊接方法焊接上述铝靶材和铝背板形成靶材组件时，焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接强度低、变形量大。如果铝靶材和铝背板氧化严重时，甚至无法实现焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是用现有的焊接方法焊接铝靶材和铝背板时，焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接强度低、变形量大，甚至无法实现焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种铝靶材组件的焊接方法，包括以下方法步骤:
[0007]提供铝靶材、铝背板；
[0008]在所述铝靶材的待焊接面上形成钎料浸润层或者在所述铝背板的待焊接面上形成钎料浸润层；
[0009]将铝背板、形成有钎料浸润层的铝靶材置于真空包套内，所述铝背板的待焊接面与所述钎料浸润层接触，或者，
[0010]将铝靶材、形成有钎料浸润层的铝背板置于真空包套内，所述铝靶材的待焊接面与所述钎料浸润层接触；
[0011]利用热等静压工艺将所述铝靶材、钎料浸润层、铝背板焊接在一起以形成铝靶材组件；
[0012]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铝靶材组件。
[0013]可选的，所述钎料为含锡钎料。
[0014]可选的，将所述铝背板、形成有钎料浸润层的铝靶材置于真空包套之前还包括以下步骤:
[0015]采用机械加工的方法对所述铝背板的待焊接面进行图案化处理形成凸起结构。
[0016]可选的，所述凸起结构插入所述形成有钎料浸润层的铝靶材中。
[0017]可选的，所述钎料浸润层的厚度为大于O微米且小于等于10微米。
[0018]可选的，所述利用热等静压工艺将铝靶材、钎料浸润层、铝背板焊接在一起的步骤包括:
[0019]使内部设置有所述铝靶材、钎料浸润层、铝背板的真空包套的外部环境温度为200°C?300°C、外部环境压强为大于等于10Mpa ；
[0020]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、保压2?5小时，以将所述铝靶材、钎料浸润层、铝背板焊接在一起。
[0021]可选的,所述真空包套是由厚度为1.0mm?3.0mm的招材料焊接形成；
[0022]将所述铝靶材、钎料浸润层、铝背板置于真空包套后，将所述真空包套抽真空至真空度至少为l(T3Pa，再将所述真空包套密封。
[0023]可选的，形成所述凸起结构后、将所述铝背板、形成有钎料浸润层的铝靶材置于真空包套之前，对所述铝背板的待焊接面进行清洗处理。
[0024]与现有技术相比，本发明的技术方案的优点在于:
[0025]通过真空包套的设置可以使得整个焊接过程在真空环境下进行，从而防止铝靶材和铝背板的表面被氧化，而且，焊接过程中，在铝靶材的待焊接面上形成钎料浸润层或者在所述背板的待焊接面上形成钎料浸润层，很容易实现铝靶材的待焊接面或铝背板待焊接面的润湿，从而能够实现铝原子与铝原子的扩散。因此，本发明的技术方案不仅能够实现铝靶材与铝背板的焊接，而且焊接效率较高，焊接形成的铝靶材组件具有较高的焊接强度；另夕卜，钎料浸润层还可以避免或减少焊接应力，使形成的铝靶材组件不易变形能够满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。
【附图说明】
[0026]图1是本发明具体实施例的铝靶材组件的焊接方法的流程示意图；
[0027]图2是本发明的实施例一的铝靶材组件组成部分的结构示意图；
[0028]图3是本发明实施例一的铝背板的待焊接面形成的螺纹图案的平面放大示意图；
[0029]图4是图3沿AA方向的截面放大示意图；
[0030]图5是本发明实施例一的铝靶材组件置于真空包套内进行热等静压工艺的示意图。
【具体实施方式】
[0031]本发明要解决的技术问题是用现有的焊接方法焊接铝靶材和铝背板时，焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接强度低、变形量大，甚至无法实现焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。
[0032]本发明获得了一种铝靶材组件的焊接方法，可以避免上述技术问题。
[0033]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0034]实施例一
[0035]图1是本发明具体实施例的铝靶材组件的焊接方法的流程示意图。包括以下步骤:
[0036]执行步骤S11，提供铝靶材、铝背板；
[0037]执行步骤S12，在所述铝靶材的待焊接面上形成钎料浸润层或者在所述背板的待焊接面上形成钎料浸润层；
[0038]执行步骤S13，将铝背板、形成有钎料浸润层的铝靶材置于真空包套内，所述铝背板的待焊接面与所述钎料浸润层接触，或者，将铝靶材、形成有钎料浸润层的铝背板置于真空包套内，所述铝靶材的待焊接面与所述钎料浸润层接触；
[0039]执行步骤S14，利用热等静压工艺将所述铝靶材、钎料浸润层、铝背板焊接在一起以形成铝靶材组件；
[0040]执行步骤S15，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铝靶材组件。
[0041]参考图2，首先，执行步骤S11，提供铝靶材11、铝背板12。
[0042]本实施例中铝靶材11的纯度至少为99.9995%。根据应用环境、溅射设备的实际要求，铝靶材11的形状可以为圆柱体、长方体、正方体、锥体，截面为环形、三角形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一种的柱体。本实施例中的铝靶材11为圆柱体。铝靶材的直径尺寸为在设计尺寸上加2mm?5mm的加工余量，厚度尺寸为在设计尺寸上加1_?3_的加工余量。设置加工余量的目的是为铝靶材11在后续的机械加工中提供比较宽裕的加工空间以得到符合要求的铝靶材组件。
[0043]本实施例中，铝背板12的材料为铝合金。例如，为6061铝合金、5083铝合金或2al4铝合金。之所以采用上述铝合金作为背板，是因为上述铝合金具有足够的硬度、强度，且导热、导电性也较高，与铝靶材形成的铝靶材组件的性能较好，否则影响溅射速率。根据应用环境、溅射设备的实际要求，所述铝背板12的形状可以为圆柱体、长方体、正方体，截面为环形、三角形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一种的柱体。本实施例中，铝背板12的形状为圆柱体。铝背板12具有容纳铝靶材11的凹槽121，铝背板12的最大厚度为铝靶材厚度的2?4倍，如果铝背板12太薄，达不到支撑强度；若铝背板12太厚，不容易安装到溅射基台上。背板的直径可以在设计尺寸上加2mm?5mm的余量，厚度为在目标尺寸上加Imm?3mm的余量。增加余量的目的是对后续形成招祀材组件之后的加工步骤提供比较宽裕的加