加工螺纹的方法、靶材组件的制作方法以及靶材组件与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种加工螺纹的方法、靶材组件的制作方法以及靶材组件。

背景技术：

在真空溅镀过程中，靶材组件是一种常用的物料，靶材组件通常为靶材和背板焊接在一起而成。扩散焊接(Diffusion Bonding，DB)为现有技术常用的一种焊接靶材的方法，扩散焊接的原理为在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成联接。

钽靶材广泛地应用于半导体技术的磁控溅射领域。钽靶材与背板之间的焊接方法主要采用扩散焊接，钽靶材与背板之间的焊接质量将直接影响到磁控溅射的质量

因此，如何提高靶材与背板之间的焊接质量，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提出一种加工螺纹的方法、靶材组件的制作方法以及靶材组件，以提高靶材与背板之间的焊接质量。

为解决上述问题，本发明提供一种加工螺纹的方法，包括：

提供待加工物，所述待加工物具有待加工面；

在所述待加工面上涂布润滑剂；

对所述待加工面进行车削加工，在所述待加工面上形成螺纹，所述润滑剂能够在车削加工的过程中融化或蒸发。

可选的，所述润滑剂为动物油脂。

可选的，所述动物油脂为猪油。

可选的，采用数控机床对所述待加工物进行车削加工，所述数控机床包括螺纹刀片，在所述待加工面进行车削加工的步骤中，以所述螺纹刀片对所述待加工面进行车削工艺。

可选的，所述螺纹刀片的材料为硬质合金。

可选的，所述加工螺纹的方法包括依次进行的第一车削加工、第二车削加工和第三车削加工，在所述第一车削加工、第二车削加工和第三车削加工之前，分别进行在所述待加工面上涂布润滑剂的步骤。

可选的，在对所述待加工面进行车削加工的步骤中，使所述待加工物自转，所述待加工物的转速在80-120转/分钟的范围内。

可选的，所述待加工物的材料为钽。

可选的，所述待加工物为靶材，所述待加工面为靶材的焊接面。

本发明还提供一种靶材组件的制作方法，包括：

提供靶材和背板，所述靶材具有焊接面，用于和背板进行焊接工艺；

在所述焊接面上涂布润滑剂；

对所述焊接面进行车削加工，在所述焊接面上形成螺纹，所述润滑剂能够在车削加工的过程中融化或蒸发；

将靶材中形成有螺纹的焊接面和背板相对设置，对所述靶材和背板进行焊接工艺。

可选的，所述润滑剂为动物油脂。

可选的，所述动物油脂为猪油。

可选的，在焊接面上涂布猪油的步骤中，所述猪油为经过冷藏的猪油。

可选的，采用数控机床对所述待加工物进行车削加工，所述数控机床包括螺纹刀片，在所述焊接面进行车削加工的步骤中，以所述螺纹刀片对所述焊接面进行车削工艺。

可选的，所述螺纹刀片的材料为硬质合金。

可选的，靶材组件的制作方法包括依次进行的第一车削加工、第二车削 加工和第三车削加工，在所述第一车削加工、第二车削加工和第三车削加工之前，分别进行在所述焊接面上涂布润滑剂的步骤。

可选的，所述第一车削加工、第二车削加工和第三车削加工的进给量分别在0.05毫米到0.1毫米的范围内。

可选的，对所述焊接面进行车削加工的步骤中，使所述靶材自转，所述靶材的转速在80-120转/分钟的范围内。

可选的，所述靶材的材料为钽。

可选的，所述焊接工艺为扩散焊接工艺。

本发明还提供一种靶材组件，所述靶材组件采用本发明提供的任一种靶材组件的制作方法制成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在对靶材和背板进行焊接之前，在靶材的焊接面上涂布润滑剂，对所述焊接面进行车削加工，在所述焊接面上形成螺纹，在所述焊接面上形成螺纹的步骤中，所述润滑剂能够在车削加工的过程中融化或蒸发，带走所述焊接面的热量，使所述焊接面不容易产生粘刀或者积屑瘤，所述焊接面上的螺纹具有牙纹清晰、牙高一致、表面光亮、色泽均匀的优点。并且，大部分的所述润滑剂在车削加工过程中伴随车削产生的热量挥发，使得车削后的所述焊接面较为清洁。

进一步的，所述动物油脂为猪油，猪油更容易在高温下挥发，使得车削后的所述焊接面更为清洁。

附图说明

图1至图6是本发明加工螺纹的方法一实施例各个步骤的示意图；

图7至图8是本发明靶材组件的制作方法一实施例的示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有的靶材组件制作工艺中，靶材与背板之间的焊接质量较差，尤其当所述靶材为钽材料时，靶材与背板之间的焊接质量难以保证。

分析其原因，为了提高钽靶材与背板之间的焊接质量，通常在扩散焊接之前，需要在钽靶材的焊接面上车削出螺纹，以提高焊接面与背板之间的浸润性。螺纹质量的优劣会直接影响焊接质量。

目前钽靶材螺纹加工难度较大。由于钽的材料密度高、硬度强、呈脆性，需要在对钽靶材进行螺纹车削时加入润滑剂。现有技术通常以乳化剂作为润滑剂，但是润滑效果不佳。这是因为钽材料进行螺纹车削时会释放大量热量，造成粘刀或焊接面钽材料撕裂现象并会出现积屑瘤，受挤压影响导致螺纹破牙，表面凹凸不平，从而导致钽靶材焊接不良。

为解决上述问题，本发明提供一种加工螺纹的方法、靶材组件的制作方法以及靶材组件，以提高靶材与背板之间的焊接质量。

本发明加工螺纹的方法包括:提供待加工物，所述待加工物具有待加工面；在所述待加工面上涂布润滑剂；对所述待加工面进行车削加工，在所述待加工面上形成螺纹。在所述待加工面上形成螺纹的步骤中，所述润滑剂能够在车削加工的过程中融化或蒸发，带走所述待加工面的热量，使所述待加工面不容易产生粘刀或者积屑瘤。并且，大部分的所述润滑剂在车削加工过程中伴随车削产生的热量蒸发，使得车削后的所述待加工面较为清洁，当所述待加工物为靶材时，所述待加工面为靶材的焊接面，本发明加工螺纹的方法能够提高靶材焊接面的平整度，进而能够有效地提高靶材与背板之间的焊接质量。

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方式做详细的说明。

图1至图6是本发明加工螺纹的方法一实施例各个步骤的示意图，下面结合图1至图6，详细介绍本发明加工螺纹的方法的具体实施方式。

参考图1，提供待加工物，所述待加工物具有待加工面。具体的，在本实施例中，所述待加工物为靶材110，所述待加工面为靶材110的焊接面111，所述焊接面111用于和背板进行焊接工艺以形成靶材组件。

在本实施例中，所述待加工物的材料为钽，即所述靶材110的材料为钽，但是本发明对所述待加工物的材料不做限制，在其他实施例中，所述待加工 物的材料还可以为钼、铝等金属或者是合金。所述靶材110的形状为扁圆柱体，所述焊接面111的形状为圆形，但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述靶材110的形状还可以为立方体或其他形状，所述焊接面111的形状还可以为矩形或其他形状，本发明对此不做限制。

继续参考图1，在所述待加工面上涂布润滑剂，所述润滑剂能够在在高温下融化或蒸发。具体地，在本实施例中，在所述焊接面111上涂布所述动物油脂112，所述润滑剂为动物油脂。

进一步地，在本实施例中，所述动物油脂112为猪油。在所述焊接面上涂布猪油之前，所述猪油经过0摄氏度以下冷藏。经过冷藏的猪油便于涂布，本实施例可以采用刮刀(未示出)涂布猪油，但是本发明对涂布猪油的具体方式不做限制。

参考图2至图4，对所述待加工面进行车削加工，在所述待加工面上形成螺纹。在本实施例中，对所述焊接面111进行车削加工，在所述焊接面111上形成螺纹。

具体地，采用数控机床(未示出)对所述靶材110进行车削加工，所述数控机床包括螺纹刀片120，所述螺纹刀片120具有刀头121，在所述焊接面111进行车削加工的步骤中，以所述螺纹刀片120对所述焊接面111进行车削工艺。

在对所述焊接面111进行车削加工之前，在靶材110的焊接面111上涂布动物油脂112(结合参考图1)，对所述焊接面111进行车削加工，在所述焊接面111上形成螺纹。所述焊接面111上形成螺纹，能够增加所述焊接面111的粗糙度和均匀度，在将靶材110的焊接面111与背板进行焊接工艺时，提高靶材110与背板之间的结合力。在所述焊接面111上形成螺纹的步骤中，所述动物油脂112起到润滑作用。所述动物油脂112的润滑效果较其他工业润滑剂更好。并且动物油脂112随着车削加工的进行不断融化和蒸发，带走所述焊接面111的热量，使所述焊接面111不容易产生粘刀或者积屑瘤，车削工艺完成之后，所述焊接面111上的螺纹具有牙纹清晰、牙高一致、表面光亮、色泽均匀的优点，符合了靶材扩散焊接的要求。

此外，大部分的所述动物油脂112在车削加工过程中伴随车削产生的热量挥发，使得车削后的所述焊接面111较为清洁。与现有技术靶材焊接面残留难于清洗的润滑剂相比，将本实施例车削后的所述焊接面111与背板进行焊接工艺，能够减少焊接面111上残留物对焊接工艺的影响，提高焊接质量，进而提高靶材组件的质量。

在本实施例中，所述动物油脂112为猪油。猪油更容易在高温下蒸发，使得车削后的所述焊接面11更为清洁。在所述焊接面111上涂布猪油时，所述猪油为冰冻状态，冰冻的猪油便于涂布，并且能够起到对所述焊接面111降温的作用，使得车削形成的螺纹不容易被高温损伤，但是本发明对此不作限制。

需要说明的是，本实施例靶材组件的制作方法包括依次进行的第一车削、第二车削和第三车削，每一次车削加工之前，分别进行在所述焊接面111上涂布动物油脂的步骤。

具体地，请参考图2，对所述焊接面111进行第一车削。如图3所示，在所述第一车削的步骤中，所述数控机床的指令控制所述靶材110自转，同时控制所述螺纹刀片120在所述焊接面111上移动，使得整个焊接面111全部被车削出螺纹。

在所述第一车削的步骤中，所述螺纹刀片120的进给量在0.05毫米到0.1毫米的范围内，使得在第一车削之后，所述焊接面111上螺纹的牙高在0.05毫米到0.1毫米的范围内。在本实施例中，在第一车削之后，所述焊接面111上的猪油基本蒸发完毕。

在本实施例中，所述第一车削的进行时间在1小时左右。

请参考图3，在第一车削之后，在所述焊接面111上继续涂布猪油，然后对所述焊接面111进行第二车削。

请参考图4，在第二车削之后，在所述焊接面111上继续涂布猪油，然后对所述焊接面111进行第三车削。

在本实施例中，所述第二、第三车削的进行时间分别在1小时左右。在所述第二车削和第三车削的步骤中，所述螺纹刀片120的进给量在0.05毫米 到0.1毫米的范围内。

图5示出了第三车削之后所述靶材110的示意图，图6为图5中区域130的局部放大图，在第三车削之后，所述焊接面111上形成整齐的螺纹。如图6所示，在本实施例中，所述螺纹的牙高S2在0.15毫米至0.27毫米的范围内，所述螺纹的螺距S1在0.45毫米左右，这样更有利于将焊接面111和背板焊接，但是本发明对此不做限制。

需要说明的是，在本实施例中对所述焊接面111进行三次车削的意义在于，受每次涂布猪油的量所限，如果仅进行一次车削，则车削过程的后段可能猪油已经蒸发完毕，使得车削过程没有润滑剂，因此，本实施例将车削工艺分成三个阶段，使得在车削过程中所述猪油的量一直能满足润滑的需求。但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述车削加工的步骤还可以包括一个、两个或四个以上的阶段。可以根据猪油的涂布量和所述焊接面111的面积进行调整。

需要说明的是，所述第一至第三车削均在所述数控机床中完成，车削的步骤可以通过对数控机床进行指令编程实现。

在本实施例中，所述螺纹刀片120的材料为硬质合金。这样的好处在于，由于钽的材料密度高、硬度强、呈脆性，所述硬质合金的螺纹刀片120质地坚硬，能够方便地在所述钽材料的焊接面上形成整齐的螺纹，并且对所述靶材的损伤较小。

在本实施例中，在对所述焊接面111进行车削加工的步骤中，所述靶材110的转速为100转/分钟。但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述靶材110的转速还可以在80-120转/分钟的范围内。

综上，在第三车削之后，所述焊接面111上的螺纹具有牙纹清晰、牙高一致、表面光亮、色泽均匀的优点，并且较为清洁，符合靶材扩散焊接的要求。

相应地，本发明还提供一种靶材组件的制作方法，包括：

提供靶材和背板，所述靶材具有焊接面，用于和背板进行焊接工艺；

在所述焊接面上涂布润滑剂；

对所述焊接面进行车削加工，在所述焊接面上形成螺纹，，所述润滑剂能够在车削加工的过程中融化或蒸发；

将靶材中形成有螺纹的焊接面和背板相对设置，对所述靶材和背板进行焊接工艺。

图7至图8是本发明靶材组件的制作方法一实施例的示意图。

在本实施例中，所述靶材为上述实施例中的靶材。在所述焊接面上形成螺纹的步骤可以参考图1至图6，以及上述实施例，本发明在此不再赘述。

结合参考图5，在所述靶材110的焊接面上形成螺纹之后，在本实施例中对所述焊接面进行清洗，以使得所述焊接面清洁度更高，为后续的焊接工艺提供清洁的表面。

参考图7、图8，示出了本实施例靶材组件的制作方法中焊接工艺的示意图。在对所述焊接面进行清洗之后，提供背板150，在本实施例中，将所述靶材110中形成有螺纹的焊接面111和背板150相对设置，对所述靶材110和背板150进行焊接工艺。

由于所述焊接面111上形成有螺纹，能够增加所述焊接面111的粗糙度和均匀度，在将靶材110的焊接面111与背板150进行焊接工艺时，提高了靶材110与背板150之间的结合力。

本实施例中，所述焊接工艺为扩散焊接，扩散焊接所形成的靶材组件质量更好，但是本发明对此不做限制。

在本实施例中，由于所述焊接面111上的螺纹具有牙纹清晰、牙高一致、表面光亮、色泽均匀的优点，并且较为清洁，符合靶材扩散焊接的要求。本实施例靶材组件的制作方法中的扩散焊接工艺质量较高，使得形成的靶材组件质量较好。在实际生产中，改善了因螺纹不良引起焊接报废的问题，靶材110和背板150的焊接合格率得到明显提高。

本发明还提供一种靶材组件，所述靶材组件采用本发明提供的靶材组件的制作方法制成。由于采用本发明提供的靶材组件的制作方法制成，本发明 靶材组件中靶材和背板之间的结合性较好，使用本发明提供的靶材组件，有利于提高磁控溅射工艺的质量。

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。