聚焦环组件的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种聚焦环组件的焊接方法。
【背景技术】
[0002]溅射是一种物理气相淀积(PVD)的镀膜方式，其是用带电粒子轰击靶材，使靶材发生表面原子碰撞并发生能量和动量的转移，靶材原子从表面逸出并淀积在衬底上的过程。利用溅射工艺可在衬底表面形成金属、合金或电介质薄膜。
[0003]由于带电粒子轰击靶材的方向是不确定的，导致从靶材表面逸出的靶材原子的方向性较差，即靶材原子会从各个角度脱离靶材表面，之后沿直线到达衬底表面，进而使得靶材原子对衬底表面内接触孔或通孔的底部和侧壁覆盖能力差，以及对台阶的侧壁覆盖能力也很差，因此为了在接触孔或通孔的底部和侧壁以及台阶的侧壁取得较好的覆盖效果，通常采用准直溅射。准直溅射通常需要在靶材和衬底之间设置一个聚焦环，所述聚焦环接地，用于将等离子体中的粒子聚集在一定范围内。
[0004]聚焦环在运用于溅射腔室之前，需要先与固定组件(knob)进行焊接，形成聚焦环组件，从而使聚焦环能够通过固定组件固定在溅射腔室中。
[0005]图1为一种聚焦环组件的结构示意图，聚焦环组件包括聚焦环11和位于聚焦环11外侧面的多个固定组件12，其中固定组件12用于将聚焦环与固定在溅射腔室内的固定元件进行固定。
[0006]然而，现有方法中，将聚焦环与固定组件进行焊接的过程中，存在焊接过程复杂的问题，并且现有聚焦环组件的焊接质量差。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是提供一种聚焦环组件的焊接方法，以简化聚焦环的环体与固定组件的焊接过程。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种聚焦环组件的焊接方法，包括:
[0009]将至少两个待焊接的固定组件初步固定在聚焦环外侧面；
[0010]将初步固定有所述固定组件的所述聚焦环设置于焊接室中；
[0011 ] 对所述焊接室进行抽真空处理；
[0012]在所述抽真空处理后，对初步固定的所述固定组件逐个进行真空电子束焊接。
[0013]可选的，将多个待焊接的所述固定组件全部初步固定在所述聚焦环外侧面。
[0014]可选的，在前一个所述固定组件焊接完成后，旋转所述聚焦环至后一个初步固定的所述固定组件对准焊接口，再对对准所述焊接口的所述固定组件进行真空电子束焊接。
[0015]可选的，所述聚焦环竖直设置于所述焊接室中，所述聚焦环的最高点和最低点均位于所述聚焦环外侧面。
[0016]可选的，所述固定组件对准所述焊接口时，所述固定组件位于所述聚焦环的最高点。
[0017]可选的，确定两个初步固定的所述固定组件与所述聚焦环中心所成的间隔角度，按所述间隔角度旋转所述聚焦环，直至所述固定组件进行所述真空电子束焊接时位于所述聚焦环的最闻点。
[0018]可选的，所述真空电子束焊接采用的束流范围为32mA?35mA，采用的焦点电流为625mA?635mA，采用的焊接时间为5S?6S。
[0019]可选的，所述初步固定采用的方法为激光点焊或者氩弧焊点焊。
[0020]可选的，所述氩弧焊点焊采用的电流范围为IlOA?120A，采用的电压范围为350V?420V，采用的氩气气流为8L/min?10L/min，采用的焊接时间为15S?20S。
[0021]可选的，固定组件的个数为5个或者7个。
[0022]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0023]本发明的技术方案中，将至少两个待焊接的固定组件初步固定在聚焦环外侧面，再将初步固定有所述固定组件的所述聚焦环设置于焊接室中，接着对所述焊接室进行抽真空处理，在所述抽真空处理后，对初步固定的所述固定组件逐个进行真空电子束焊接。所述焊接方法能够在一次抽真空处理时，焊接至少两个固定组件，不仅简化了焊接工艺，增加了广品焊接的成功率，而且提闻了广品的焊接效率。
[0024]进一步,所述真空电子束焊接采用的焦点电流为625mA?635mA。焦点电流越大，电子束在焊接面上形成的焊接焦点越小。当焦点电流为625mA时，焊接焦点直径约为3mm，焦点电流为635mA时，焊接焦点直径约为2.5mm。通常需要控制焊接焦点直径在3mm?
2.5mm,以保证对固定组件底部的焊接。聚焦环外侧面具有滚花花纹；如果焊接宽度大于3_，会影响这些花纹。并且在固定组件焊接在聚焦环外侧面后，还需要对焊接焦点焊接到的表面进行喷砂处理。因此，焦点电流需要控制在625mA以上，以防止焊接宽度太大而影响聚焦环外侧面，并防止增加后续喷砂工艺的负荷。而如果焊接焦点直径小于2.5mm,固定组件与聚焦环外侧面焊接质量不佳。因此，焦点电流需要控制在635mA以下，否则焊接宽度太小，焊接质量不佳。
【附图说明】
[0025]图1是聚焦环组件的结构示意图；
[0026]图2是本发明一实施例所提供的聚焦环组件的焊接方法对应结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]正如【背景技术】所述，现有方法中，将聚焦环与固定组件进行焊接的过程中，存在焊接过程复杂的问题，并且现有聚焦环组件的焊接质量差。
[0028]原来，现有方法通常选择真空电子束焊接将固定组件与聚焦环焊接在一起。然而现有方法在将固定组件与聚焦环进行焊接时，通常是将一个固定组件与聚焦环进行焊接，在这个过程中，需要经历一次抽真空处理。在进行一次焊接后，需要打开真空室，再旋转聚焦环，并使另一个固定组件对准焊接口，再焊接此固定组件。这种过程不断进行，直至全部固定组件与聚焦环焊接在一起。这种焊接方法效率非常低，并且重复同样的复杂焊接流程也使得产品焊接的成功率降低。
[0029]为此，本发明提供一种聚焦环组件的焊接方法，所述方法一次将至少两个待焊接的固定组件初步固定在聚焦环外侧面；将初步固定有所述固定组件的所述聚焦环设置于焊接室中；对所述焊接室进行抽真空处理；在所述抽真空处理后，对初步固定的所述固定组件逐个进行真空电子束焊接。所述焊接方法能够在一次抽真空处理时，焊接至少两个固定组件，不仅简化了焊接工艺，增加了产品焊接的成功率，而且提高了产品的焊接效率。
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0031]本发明一实施例提供一种聚焦环组件的焊接方法。
[0032]本实施例所提供的聚焦环组件的焊接方法中，固定组件的个数为5个，即需要将5个固定组件焊接在聚焦环外侧面。
[0033]本实施例中，聚焦环可以为铜环、钛环或者钽环等。聚焦环通常还可以具有一个缺口(可参考图1)。聚焦环的制作方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
[0034]请参考图2，示出了本实施例所提供的聚焦环组件的焊接方法对应的结构示意图。聚焦环200被夹具303和夹具401夹设固定。其中聚焦环200外侧面即图2中聚焦环200所显示的表面。夹具303由三爪302夹持，并且三爪302连接到轴承301，而轴承301连接到电机300。夹具401则由顶锥400固定。
[0035]本实施例中，电机300能够控制轴承301旋转，而顶锥400与夹具401连接的地方也可以旋转。因此，电机300可以控制聚焦环200以任意角度旋转。
[0036]请继续参考图2，本实施例先将5个待焊接固定组件201中的3个固定组件201初步固定在聚焦环200外侧面。
[0037]本实施例中，初步固定作用是使固定组件201设置在聚焦环200外侧面，并且使固定组件201不会在后续真空电子束焊接进行之前从聚焦环200外侧面脱落下来。但是，初步固定后固定组件201与聚焦环200外侧面的接合强度较弱，无法直接用于后续将聚焦环200固定在溅射室中。
[0038]本实施例中，所述初步固定采用的方法为氩弧焊点焊。
[0039]氩弧焊是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。氩弧焊又称氩气体保护焊，是在电弧焊的周围通上氩气保护气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。
[0040]点焊是把焊件在接头处接触面上的个别点焊接起来，本实施例利用氩弧焊使固定组件201点焊在聚焦环200外侧面上，从而实现初步固定。
[0041]本实施例中，所述氩弧焊点焊采用的电压范围可以为350V?420V。如果电压小于350V,氩弧焊电弧弓I燃较为困难；如果电压大于420V氩弧焊设备无法正常工作。
[0042]本实施例中，所述氩弧焊点焊采用的电流范围可以为110A?120A。如果电流小于110A，会导致点焊不牢，固定组件201易从聚焦环200外侧面脱落；如果电流大于120A会损伤聚焦环200外侧面，导致最终焊接质量下降。
[0043]本实施例中，所述氩弧焊点焊采用的氩气气流为8L/min?10L/min。如果氩气气流小于8L/min，则气流不能够完全保护焊点，导致聚焦环200外侧面氧化发黑；如果氩气气流大于10L/min则导致不必要的能量损失。
[0044]本实施例中，所述氩弧焊点焊采用的焊接时间为15S?20S。如果焊接时间小于15S，氩气气流保护时间不够；如果氩弧焊点焊时间大于20S，则会造成能量浪费。
[0045]需要说明的是，图2显示当聚焦环200被夹具303和夹具401夹设固定时，需要与聚焦环200焊接在一起的固定组件201已经初步固定在聚焦环200外侧面上。事实上，将固定组件201初步固定在聚焦环200外侧面可以在夹具303和夹具401夹设聚焦环200之前进行。当然也可以在夹具303和夹具401夹设聚焦环200之后，就在图2所示情况下进行。
[0046]本实施例后续采用真空电子束焊接工艺将初步固定在聚焦环200外侧面的固定组件201和聚焦环200真正焊接在一起。
[0047]真空电子束焊接工艺是将被焊工件置于真空环境中，利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化进行焊接的方法，由于电子束高的能量密度使焊缝较窄，深宽比大，