靶材的形成方法
【专利摘要】一种靶材的形成方法，包括：提供具有第一厚度的第一靶材坯体；对所述第一靶材坯体进行至少两次粗车，形成具有第二厚度的第二靶材坯体；对所述第二靶材坯体进行精车，得到靶材。本发明提供的靶材的形成方法有利于得到溅射速率稳定的靶材。
【专利说明】靶材的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种靶材的形成方法。
【背景技术】
[0002]物理气相沉积(PVD,Physical Vapor Deposit1n)是电子在电场的作用下加速飞向基板的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子。电子飞向基板；氩离子在电场的作用下加速，并轰击溅射基台上的靶材(Target Blank)，溅射出大量的靶材原子，所述靶材原子(或分子)沉积在基板上形成薄膜。
[0003]为了描述方便，以形成圆饼状靶材(图1)为例进行说明。
[0004]为得到预定厚度的靶材，例如所述预定厚度为15mm，应首先通过加工得到具有第一厚度的第一祀材还体，所述第一厚度大于预定厚度，例如第一厚度为17_。然后,通过对所述第一靶材坯体进行一次粗车，得到具有第二厚度的第二靶材坯体，例如，粗车车削去除1.5mm，得到的第二厚度为15.5mm。最后，对所述第二靶材坯体进行精车，得到预定厚度为15mm的革巴材。
[0005]但是，实践发现，最终得到的靶材的溅射速率不稳定。溅射速率不稳定会导致基板上不同区域处形成的薄膜厚度不均一，而且难以有效控制最终得到的薄膜的厚度。
[0006]现有技术中，通常采用调节溅射的工艺参数，例如电场强度来调节溅射的速率，但是这种操作不仅难度非常大，而且难以达到预期的效果。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是现有技术中，靶材的溅射速率不稳定。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种靶材的形成方法，包括:提供具有第一厚度的第一靶材坯体；对所述第一靶材坯体进行至少两次粗车，形成具有第二厚度的第二靶材坯体；对所述第二靶材坯体进行精车，得到靶材。
[0009]可选的，形成所述第二靶材坯体后，对所述第二靶材坯体进行精车前，还包括:对所述第二靶材坯体进行热处理，释放所述第二靶材坯体内的应力；或者，得到靶材后，对所述靶材进行热处理，释放所述靶材内的应力。
[0010]可选的，粗车的次数为三次。
[0011]可选的，每次粗车车削的厚度为0.1-1.5mm。
[0012]可选的，每次粗车车削的厚度为0.5mm。
[0013]可选的，所述靶材的材料为Al、AlS1、AlCu或AlSiCu。
[0014]可选的，所述热处理包括:将所述第二靶材坯或所述靶材升温至665°C?675°C，并保温55min?65min。
[0015]可选的，所述祀材的厚度为5_25mm。
[0016]可选的，所述革巴材的厚度为15mm。
[0017]可选的，第一靶材坯体的厚度为17mm。
[0018]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0019]本技术方案采用至少两次粗车对所述第一靶材坯体进行加工，与现有技术中只进行一次粗车相比，本技术方案每次粗车的厚度减小，粗车时对第一靶材坯体的作用力减小，进而在所述第二靶材坯体中形成的变形层的厚度，以及所述第二靶材坯体中形成的应力减小。由于变形层和应力是导致靶材溅射速率不稳定的主要因素，因此变形层的厚度和应力的减小有利于得到溅射速率稳定的靶材。
[0020]进一步，对所述第二靶材坯体进行热处理。所述热处理可以释放所述第二靶材坯体中存在的应力，并使所述第二靶材坯体中的变形层得到修复，有利于得到溅射速率稳定的靶材。
[0021]进一步，对所述靶材进行热处理。所述热处理可以释放所述靶材中存在的应力，并使所述靶材中的变形层得到修复，有利于得到溅射速率稳定的靶材。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是圆饼状靶材的剖面结构示意图；
[0023]图2是本发明靶材的形成方法的流程示意图；
[0024]图3至图5是本发明靶材的形成方法各制作阶段的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]实践发现，由于现有技术中采用一次粗车工艺得到第二靶材坯体，粗车时，车削的厚度较大，这会使第二靶材坯体中形成厚度较大的变形层，且存在较大的应力。所述变形层和应力都会导致形成的靶材的溅射速率不稳定，进而难以在基板上形成厚度均一和厚度精确的薄膜层。
[0026]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。
[0027]参考图2，本具体实施例提供一种靶材的形成方法，包括:
[0028]步骤S1:提供具有第一厚度的第一靶材坯体；
[0029]步骤S2:对所述第一靶材坯体进行三次粗车，形成具有第二厚度的第二靶材坯体；
[0030]步骤S3:形成所述第二靶材坯体后，对所述第二靶材坯体进行热处理；
[0031]步骤S4:对所述第二靶材坯体进行精车，得到靶材。
[0032]以下结合相关附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0033]在本实施例中，表示范围的数值不包括端值,例如15mm-30mm,表示从15mm至30mm都是本发明保护的数值范围，但不包括15mm和30mm这两个端值。
[0034]参考图3，提供具有第一厚度Hl的第一靶材坯体101。
[0035]所述第一靶材坯体101的材料为Al、AlSi, AlCu, AlSiCu或本领域所熟知的其他靶材材料。
[0036]所述第一靶材坯体101的厚度应当根据需要得到的靶材的厚度适当设置，所述第一靶材坯体101的厚度应大于最终得到的靶材的厚度。但所述第一靶材坯体101的厚度不应设置过大，否则不仅会导致材料的浪费，还会使得后续的加工工艺次数增多；同样，所述第一靶材坯体101的厚度不应设置过小，否则不利于后续加工时对之前工艺形成的缺陷进行修复。
[0037]在具体实施例中，第一靶材坯体的厚度Hl为15mm-30mm。在本实施例中，第一靶材还体的厚度Hl为17mm。
[0038]在本实施例中，所述第一靶材坯体101的形状为圆饼状。在其他实施例中，所述第一靶材坯体101的形状应根据最终希望得到的靶材的形状来确定，任何本领域所熟知的形状都适用于本技术方案。
[0039]参考图4，对所述第一靶材坯体101进行三次粗车，形成具有第二厚度H2的第二靶材还体102。
[0040]如果每次粗车的厚度越大，粗车时对所述第一靶材坯体101的作用力就越大，进而在所述第二靶材坯体102内形成的变形层(未示出)的厚度和所述第二靶材坯体102内形成的应力就越大。变形层和应力的存在会导致靶材的溅射速率不稳定，使基板上不同位置处形成的薄膜厚度不均一，且薄膜的厚度难以控制。
[0041]所以，每次粗车的厚度越小，就越有利于制作溅射速率稳定的靶材。但每次粗车的厚度太小，会使粗车的次数增多，靶材的产率下降。在本技术方案中，根据第一靶材坯体101的厚度Hl和最终形成的靶材的厚度，合理设置每次粗车的厚度；再根据粗车的厚度设置粗车的次数。
[0042]在具体实施例中，每次粗车车削的厚度为0.1-1.5mm。在本实施例中，每次粗车车削的厚度为0.5mm。即总共车削去除第一祀材还体101的厚度为1.5mm,得到的第二祀材还体102的第二厚度H2为15.5mm。
[0043]在其他实施例中，三次粗车车削的厚度可以不同，例如第一次粗车车削的厚度为0.8mm，第二次粗车车削的厚度为0.4mm，第三次粗车车削的厚度为0.3mm。
[0044]本实施例可以减少变形层的厚度至少在80%以上。
[0045]车削加工过程中，加工刀具车削第一靶材坯体101会产生大量热量，而且第一靶材坯体101表面与加工刀具之间具有粘附性，因此，在加工过程中，需要对加工刀具和第一靶材坯体101进行冷却润滑，避免第一靶材坯体101崩裂和加工刀具损坏。
[0046]通常，在加工过程中采用冷却润滑剂，该冷却润滑剂被放置于车削车床的车削液箱或车削液槽中。
[0047]本实施例中，所述冷却润滑剂是作为车削加工的车削液。所述车削液在车削加工中的作用主要有:
[0048]一，冷却作用，通过冷却润滑剂和因车削而发热的刀具、切屑和第一靶材坯体101表面间的对流和汽化作用，把车削热从刀具和第一靶材坯体101表面处带走，从而有效地降低车削温度，减少第一靶材坯体101和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。
[0049]二，润滑作用，冷却润滑剂在车削过程中的润滑作用，可以减小前刀面与切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小车削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与第一靶材坯体101摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善第一靶材坯体101表面的车削加工性能。
[0050]三，清洗作用，指的是冷却润滑剂在第一靶材坯体101车削过程中，除去生成的切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和第一靶材坯体101、刀具的沾污，使刀具或砂轮的车削刃口保持锋利，不致影响车削效果。对于油基车削液，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的车削液，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基车削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在第一靶材坯体101、刀具上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离，随车削液带走，保持车削液清洁。
[0051]除上述描述的车削液，本发明还提供了可以喷射到加工中的第一靶材坯体101区域的喷雾，有较高的速度，动能较大，与车削液混合后，可以提高车削液的渗透能力。
[0052]本实施例中，该喷雾为酒精喷雾，酒精喷到加工中的第一靶材坯体101区域时，蒸发可以带走热量，另外，酒精同时可以清洗溶于水、溶于油的杂质。需要说明的是，酒精的质量百分比浓度最好大于95%，在喷洒酒精时，可以采用压力较高的高压空气，以加快酒精的流动性，提升冷却效果。
[0053]形成所述第二靶材坯体102后，对所述第二靶材坯体102进行热处理。
[0054]对所述第二靶材坯体102进行热处理的具体步骤为:
[0055]根据第二靶材坯体102的材料特性，本实施例中第二靶材坯体102的材料为Al、AlS1、AlCu或AlSiCu，因此将第二靶材坯体102升温至300-310°C，然后保温20_30min。
[0056]对所述第二靶材坯体102进行热处理具有以下优点:
[0057]首先，对所述第一靶材坯体101进行粗车时，即使每次粗车的厚度很小，也不可避免会在形成的第二靶材坯体102中形成变形层和应力，变形层和应力的存在不利于得到溅射速率稳定的靶材。对所述第二靶材坯体102进行热处理，可以释放第二靶材坯体102中的应力，并修复第二靶材坯体102中的变形层，这有利于得到溅射速率稳定的靶材。
[0058]其次，对所述第一靶材坯体101进行粗车时，会使得到第二靶材坯体102发硬，难以进行后续的精车。对所述第二靶材坯体102进行热处理，可以使第二靶材坯体102软化，有利于后续的精车工艺(精车工艺在热处理工艺之后进行)。
[0059]再次，对所述第二靶材坯体102进行热处理，热处理产生的变形可以在后续的精车过程中修复。
[0060]参考图5，对所述第二靶材坯体102进行精车，得到靶材103。
[0061]所述靶材103的溅射速率稳定，能够在基板上形成厚度均一，且厚度精确的薄膜层。
[0062]在具体实施例中，所述靶材103的厚度H3为5_25mm。在本实施例中，所述靶材103的厚度H3为15mm。
[0063]精车时，同样需要在加工过程中需采用冷却润滑剂，具体可以参考对所述第一靶材坯体101进行粗车的步骤。
[0064]以上实施例以在形成所述第二靶材坯体102后，对所述第二靶材坯体102进行精车前，对所述第二靶材坯体102进行热处理对所述靶材103的形成方法进行描述。在其他实施例中，也可以在形成所述靶材103后，对所述靶材103进行热处理。
[0065]以上实施例以粗车的次数为三次对所述靶材103的形成方法进行描述。在其他实施例中，粗车的次数应根据粗车的厚度设置，可以为两次或多于三次。
[0066]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种靶材的形成方法，其特征在于，包括: 提供具有第一厚度的第一靶材坯体； 对所述第一靶材坯体进行至少两次粗车，形成具有第二厚度的第二靶材坯体； 对所述第二靶材坯体进行精车，得到靶材。
2.如权利要求1所述的靶材的形成方法，其特征在于，形成所述第二靶材坯体后，对所述第二靶材坯体进行精车前，还包括:对所述第二靶材坯体进行热处理，释放所述第二靶材还体内的应力；或者， 得到靶材后，对所述靶材进行热处理，释放所述靶材内的应力。
3.如权利要求1所述的靶材的形成方法，其特征在于，粗车的次数为三次。
4.如权利要求3所述的靶材的形成方法，其特征在于，每次粗车车削的厚度为0.1-1.5mm。
5.如权利要求4所述的靶材的形成方法，其特征在于，每次粗车车削的厚度为0.5mm。
6.如权利要求1所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述靶材的材料为Al、AlS1、AlCu 或 AlSiCu。
7.如权利要求2所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述热处理包括:将所述第二靶材坯或所述靶材升温至300-310°C，并保温20-30min。
8.如权利要求1、4或5所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述靶材的厚度为5-25mm。
9.如权利要求8所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述靶材的厚度为15mm。
10.如权利要求9所述的靶材的形成方法，其特征在于，第一靶材坯体的厚度为17mm。
【文档编号】C23C14/34GK104419899SQ201310371290
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】姚力军, 相原俊夫, 大岩一彦, 潘杰, 王学泽, 张亚光 申请人:宁波江丰电子材料股份有限公司