靶材侧面切槽刀具的制作方法

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种靶材侧面切槽刀具。

背景技术：

物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition；PVD)是半导体芯片制造中最为普遍的工艺之一，而PVD用溅射靶材是配线材料、液晶平板显示器、光学镜头、电子成像、太阳能电池等制造工艺中尤为重要的原材料之一。

靶材的纯度越高或靶材的晶粒取向越均匀，溅射薄膜的性能越好，纯度较高的靶材已被越来越广泛地使用，例如：纯度达到99.8％以上的纯钛靶材已成为常用材料之一。

但采用高纯钛的靶材侧面通常为V型斜槽，而V型斜槽的形状和尺寸特殊，现有市场上没有适合加工此类型靶材侧面V型斜槽的刀具。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种靶材侧面切槽刀具，以得到具有侧面V型斜槽的靶材。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材侧面切槽刀具。待切槽靶材设置于一背板上，所述靶材位于背板的中心区域且露出背板的边缘区域，所述刀具包括：

刀杆，所述刀杆在延伸方向上包括第一端面和第二端面，所述第一端面用于在切槽时面向所述靶材侧面，所述刀杆还包括位于所述第一端面和第二端面之间的侧面；

刀头，凸出设置于所述刀杆第一端面和侧面交界处，设置有刀头的侧面为连接侧面；所述刀头包括与所述第一端面相连接的第一刀面，与所述第一刀面相背且与所述连接侧面相连的背面，以及位于所述第一刀面和背面之间且背向所述刀杆的第二刀面；所述第二刀面与所述第一刀面用于在切槽时去 除靶材侧面的部分材料形成斜槽；所述第二刀面与所述背面相连接处为第一棱，用于在切削过程中抵靠在背板的边缘区域；所述背面与所述连接侧面之间角度为钝角。

可选的，所述背面与所述连接侧面之间角度为165°至170°。

可选的，所述刀头还包括：位于第一刀面和背面之间且与所述第二刀面相连的弧形凹槽面。

可选的，所述弧形凹槽面的圆弧半径为6.5mm至7.5mm。

可选的，所述刀杆在垂直于延伸方向上的横截面为四边形，所述刀杆与所述弧形凹槽面相连的侧面为第一侧面，所述第一侧面与所述连接侧面相连。

可选的，所述第一侧面还包括：所述第一侧面还包括：与所述连接侧面相连接处的第二棱；与所述第二棱相对的第三棱，所述第三棱与所述第二棱相平行，所述第二棱与所述第三棱的间距为13mm至14mm。

可选的，所述弧形凹槽面与所述第二刀面相连接处为第四棱；所述弧形凹槽面与所述第一侧面相连接处为第五棱，所述第四棱与所述第五棱相平行，所述第四棱与所述第五棱的间距为11mm至12mm。

可选的，所述第四棱与所述第一端面在面向第一侧面方向的投影呈20°至25°的夹角。

可选的，所述第一刀面与所述第二刀面相连接处为第六棱，所述第六棱和所述第四棱以圆角结构相连接，所述第一棱和所述第四棱以圆角结构相连接。

可选的，所述圆角结构的圆角半径为0.15mm至0.25mm。

可选的，所述第一刀面与所述第二刀面相连接处为第六棱，面向所述连接侧面的方向的投影面上，所述第六棱凸出于所述第一棱。

可选的，在面向第一侧面方向的投影面上，所述第六棱至所述第二端面的距离为135mm至140mm。

可选的，在面向所述连接侧面的投影面上，所述第六棱与所述第一棱呈5°至7°的夹角。

可选的，所述第一侧面与其相对侧面之间的间距为11mm至13mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：所述刀具的背面与连接侧面之间的夹角为钝角，也就是说将所述刀具的刀头与刀杆之间的夹角设计成钝角，采用所述刀具对靶材侧面进行加工时，能够避免所述刀杆与靶材发生摩擦，进而避免对所述刀具的刀头进入靶材侧面深度的影响，采用所述刀具对靶材侧面进行加工后，在所述靶材侧面形成斜槽且所述靶材侧面斜槽的尺寸及形状满足工艺规格。

附图说明

图1和图2是本发明靶材侧面切槽刀具一实施例在不同角度的结构示意图；

图3是本发明靶材侧面切槽刀具一实施例的使用状态图；

图4是图1和图2所示靶材侧面切槽刀具面向第一侧面方向的俯视图；

图5是图1和图2所示靶材侧面切槽刀具面向连接侧面方向的正视图；

图6是采用图1和图2所示靶材侧面切槽刀具对靶材组件进行加工的示意图；

图7是采用图1和图2所示靶材侧面切槽刀具对靶材组件进行加工后的靶材结构侧视图。

具体实施方式

采用高纯钛的靶材侧面通常为V型斜槽，所述V型斜槽的结构和尺寸特殊，现有技术没有适合加工此类型靶材侧面V型斜槽的刀具。

为了解决上述问题，本发明提供一种靶材侧面切槽刀具，所述刀具包括：刀杆，所述刀杆在延伸方向上包括第一端面和第二端面，所述第一端面用于在切槽时面向所述靶材侧面，所述刀杆还包括位于所述第一端面和第二端面之间的侧面；刀头，凸出设置于所述刀杆第一端面和侧面交界处，设置有刀头的侧面为连接侧面；所述刀头包括与所述第一端面相连接的第一刀面，与所述第一刀面相背且与所述连接侧面相连的背面，以及位于所述第一刀面和背面之间且背向所述刀杆的第二刀面；所述第二刀面与所述第一刀面用于在 切槽时去除靶材侧面的部分材料形成斜槽；所述第二刀面与所述背面相连接处为第一棱，用于在切削过程中抵靠在背板的边缘区域；所述背面与所述连接侧面之间角度为钝角。

本发明中，所述刀头的背面与所述刀杆的连接侧面之间的夹角设计成钝角，使刀具的刀头与刀杆呈一特定角度。采用所述刀头对靶材侧面进行加工时，所述钝角可以避免所述刀杆与靶材发生摩擦，进而避免对所述刀具进入靶材侧面深度的影响，采用所述刀具加工所述靶材后，在所述靶材侧面形成所需斜槽且所述靶材侧面斜槽尺寸及形状满足工艺规格。

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。

参考图1、图2和图3，分别示出了本发明靶材侧面切槽刀具一实施例在不同角度的结构示意图和使用状态图。

本实施例中，如图3所示，靶材组件400包括靶材410和背板420，所述靶材410设置于所述背板420上，所述靶材410位于所述背板420的中心区域且露出所述背板420的边缘区域。所述靶材410与所述背板420相贴合的面为背面，与所述背面相背的面为溅射面。所述靶材410还包括位于所述背面和所述溅射面之间的侧面。本发明提供的靶材侧面切槽刀具用于对靶材410的侧面450进行加工，以形成所需斜槽。在本实施例中，在所述靶材410侧面450形成的斜槽为V型斜槽700。具体地，参考图1和图2，所述刀具包括：

刀杆100，所述刀杆100在延伸方向(如图中X方向)上包括第一端面101和第二端面102，所述第一端面101用于在切槽时面向所述靶材410侧面450，所述第二端面102在切槽时背向所述靶材410的侧面450。

所述刀杆100还包括位于所述第一端面101和第二端面102之间的侧面，所述刀杆100侧面的数量为多个。本实施例中，所述刀杆100为在延伸方向(如图中X方向)延伸的立方体结构，所述刀杆100在垂直于所述延伸方向上的横截面为四边形，相应地，所述第一端面101和第二端面102均为四边形结构，所述侧面的数量为4个。

刀头200，凸出设置于所述刀杆100第一端面101和侧面交界处，设置有 刀头200的侧面为连接侧面104。

本实施例中，所述刀头200也具有立方体结构。所述刀头200包括与所述第一端面101相连接的第一刀面201，与所述第一刀面201相背且与所述连接侧面104相连的背面202，以及位于所述第一刀面201和背面202之间且背向所述刀杆的第二刀面203；所述第二刀面203与所述第一刀面201用于在切槽时去除靶材410侧面450(如图3所示)的部分材料形成斜槽。具体地，所述第一刀面201与所述第二刀面203构成V型刀面结构，用于在靶材410的侧面450形成与所述V型刀面结构形状相匹配的V型斜槽700(如图3所示)，所述V型斜槽700包括第一侧壁701(如图3所示)和第二侧壁702(如图3所示)。

所述第二刀面203与所述背面202相连接处为第一棱211，用于在切削过程中抵靠在背板420的边缘区域；所述背面202与所述连接侧面104之间的夹角为钝角。

所述背面202与所述连接侧面104之间的夹角为钝角，这样，在切削过程中，当第一端面101朝向所述靶材410的侧面，且第一棱211抵靠在所述背板420的边缘区域时，所述刀杆100被抬高而与所述背板420的保持一定间距，从而使所述刀杆100的连接侧面104不容易与所述背板420表面发生摩擦，进而避免对所述刀具进入靶材410侧面450深度的影响，采用所述刀具加工所述靶材410后，在所述靶材410侧面450形成V型斜槽700且所述V型斜槽700的尺寸及形状满足工艺规格。

需要说明的是，当所述背面202与所述连接侧面104之间的夹角过大时，在加工形成所述V型斜槽700的第一侧壁701的过程中，所述第一刀面201容易与后续所需形成的第二侧壁702区域的靶材401容易发生摩擦，从而影响所述刀具进入靶材410侧面450的深度以及后续形成的第二侧壁702的形貌，进而导致所述靶材410侧面V型斜槽700的尺寸及形状难以满足工艺规格，甚至对靶材410造成划伤；当所述背面202与所述连接侧面104之间的夹角过小时，所述刀具在加工使用过程中容易发生折断。为此，结合参考图4，本实施例中，所述背面202与所述连接侧面104之间的夹角α的角度为165°至170°。

继续参考图1和图2，所述刀头200还包括：一弧形凹槽面204，位于第一刀面201和背面202之间且与所述第二刀面203相连。所述弧形凹槽面204作为对靶材410侧面450进行加工过程中的排屑槽，可以避免加工产生的金属屑使靶材组件400划伤的问题，从而提高所述刀具对靶材410侧面450的加工效果。

结合参考图4和图5，分别示出了图1所示刀具面向第一侧面方向的俯视图和面向连接侧面方向的正视图。本实施例中，所述刀杆100与所述弧形凹槽面204相连的侧面为第一侧面103，所述第一侧面103与所述连接侧面104相连，所述刀杆100在垂直于延伸方向(如图中X方向)上的横截面为四边形，所述第一侧面103还包括：与所述连接侧面104相连接处的第二棱111；与所述第二棱111相对的第三棱112，所述第三棱112与所述第二棱111相平行。本实施例中，所述第二棱111与所述第三棱112的间距e为13mm至14mm。也就是说，所述刀杆100的宽度为13mm至14mm，这样可以保证所述刀杆100宽度够大具有足够机械强度的，同时能灵活地对所述靶材410的侧面250进行切削。

所述弧形凹槽面204与所述第二刀面203相连接处为第四棱212；所述弧形凹槽面204与所述第一侧面103相连接处为第五棱213。本实施例中，所述第四棱212与所述第五棱213相平行，所述第四棱212与所述第五棱213的间距g为11mm至12mm。也就是说，所述弧形凹槽面204的开口尺寸为11mm至12mm，从而保证在切削过程中可以通过所述弧形凹槽面204有效地排出金属屑。

本实施例中，所述弧形凹槽面204为圆弧形凹槽面，具体地，所述弧形凹槽面204的圆弧半径R3为6.5mm至7.5mm，从而使所述圆弧形凹槽面在第一刀面201上的投影为劣弧，这样一方面在切削过程中形成的金属屑不容易残留在所述弧形凹槽面204的底部，有利于实现金属屑的排出；另一方面，劣弧结构的所述弧形凹槽面204可以保证所述刀头200具有足够的机械强度以完成对靶材410侧面250的切削。

需要说明的是，如图2所示，所述第一刀面201与所述第二刀面203相连接处为第六棱214，所述第六棱214与所述第四棱212以圆角结构相连接， 所述第一棱211与所述第四棱212以圆角结构相连接。本实施例中，如图4所示，所述圆角结构的圆角半径R1(R2)为0.15mm至0.25mm。具有圆角结构的第一棱211和第六棱214一方面可以保证形成所需V型斜槽700形状的同时，避免刀面过于尖锐而使所述靶材组件400被划伤，另一方面，具有圆角结构的第一棱211和第六棱214可以使所述刀头200更加耐磨，从而提高所述刀具的使用寿命。

参考图1，所述第四棱212与所述第一端面101在面向所述第一侧面103方向的投影呈20°至25°的夹角β(如图4所示)。因为在切削过程中，所述第一端面101面向待切削的靶材410侧面450并与所述靶材410侧面450平行，因此，设计所述夹角β可以使所述第二刀面203与所述靶材410侧面450之间的夹角大致在20°至25°的范围内，以便形成尺寸及形状满足工艺规格的V型斜槽700。

其中，所述第四棱212包括：靠近所述第三棱112的第一端点A(如图4所示)，以及远离所述第三棱112的第二端点B(如图4所示)。所述第二端点B至所述第三棱112的距离a为17mm至18mm，所述第二端点B至所述第二棱111的距离b为3.5mm至5mm。

当所述第六棱214在面向所述第一侧面103方向的投影至所述第二端面102的距离过小时，即所述刀具的长度过短时，导致所述刀具难以被装上刀座600；当所述第六棱214在面向所述第一侧面103方向的投影至所述第二端面102的距离过大时，即所述刀具的长度过长时，对靶材410侧面斜槽的形成效果并没有影响，反而会浪费加工所述刀具的材料，提高制作成本。为此，本实施例中，为了保证所述刀具可以正常使用，且使形成的V型斜槽700的尺寸及形状满足工艺规格，在面向所述第一侧面103方向的投影中，所述第六棱214至所述第二端面102的距离(即图4中第一端点A至所述第二端面102的距离f)为135mm至140mm。

相应地，为了使刀头的尺寸在能够形成V型斜槽700的同时保持结构的紧凑，在面向所述第一侧面103方向的投影中，所述第六棱214至所述第一端面101的距离(即图4中所述第一端点A至所述第一端面101的距离c为8mm至9mm。

所述刀头200还包括所述背面202与所述连接侧面104相连接处的第七棱113，所述第七棱113与所述第二棱111的交点为第三端点C。如图4所示的俯视图中，所述第一端点A与所述第三端点C在面向所述连接侧面104方向的投影间距d为21mm至22mm。

如图5所示，所述第一侧面103与其相对侧面之间的间距为h，所述h位于11mm至13mm的范围内，也就是说，所述刀杆100的厚度位于11mm至13mm的范围内。当所述述刀杆100的厚度小于11mm时，由于所述刀杆100太薄，在加工过程中容易发生折断；当所述刀杆100的厚度大于13mm时，由于所述刀杆100过厚，从而使所述刀具难以被装上刀座600。

另外，面向所述连接侧面104的方向上(如图5所示)，所述第六棱214凸出于所述第一棱211，具体地，在面向所述连接侧面104方向上，所述第六棱214与所述第一棱211在面向所述连接侧面104方向上的投影呈5°至7°的夹角γ。在切削过程中，由于所述第一端面101面向待切削的靶材410侧面450并与所述靶材410侧面450平行，因此所述夹角γ可以使所述第二刀面203的一部分先接触到靶材侧面并进行切槽，所述夹角γ可以提高所述第二刀面203对靶材侧面进行切槽以形成V型斜槽700第一侧壁701的效率。

图6是采用图1和图2所示靶材侧面切槽刀具对靶材组件进行加工的示意图，图7是采用图1和图2所示靶材侧面切槽刀具对靶材组件进行加工后的靶材结构侧视图。所述刀具用于对靶材组件400的靶材410侧面进行加工，形成V型斜槽。

参考图6，在本实施例中，所述靶材组件400包括靶材410和背板420，所述靶材410设置于背板420上，所述靶材410位于背板420的中心区域且露出背板420的边缘区域。

对所述靶材410侧面进行加工的步骤主要包括：提供机床(未标注)、靶材侧面切槽刀具，所述机床包括刀座600，用于固定所述靶材侧面切槽刀具。

将所述靶材组件400固定于所述机床的刀座600上，使所述靶材组件400围绕靶材中心转动，将所述靶材侧面切槽刀具固定于所述刀座600上，采用所述靶材侧面切槽刀具的刀头200对所述靶材410侧面进行加工，在所述靶 材410侧面形成围绕所述靶材410侧面的V型斜槽700。

再次结合参考图1和图2，具体地，先通过第一棱211、第二刀面203以及第六棱214依次与靶材410侧面相接触并进行切槽加工形成V型斜槽的第一侧壁701，继续对靶材410侧面进行切槽加工，通过所述第六棱214与第一刀面201依次与靶材410侧面相接触并进行切槽加工形成V型斜槽的第二侧壁702。由于面向所述连接侧面104的方向上，所述第六棱214凸出所述第一棱211，从而使所述第一刀面201与所述第二刀面203构成V型刀面结构，用于在靶材410的侧面形成与所述V型刀面结构形状相匹配的斜槽，进而形成所需靶材410侧面V型斜槽700。

本发明通过在刀具上设定一个钝角，使刀具的刀头100与刀杆200呈一特定角度，采用所述特殊设计的刀具对靶材410侧面进行加工时，可以避免所述刀杆100的连接侧面104与所述背板420表面发生摩擦，此外，还可以避免对所述刀具进入靶材的深度以及后续形成的V型斜槽700第二侧壁702形貌的影响，采用所述刀具加工所述靶材410侧面后，在所述靶材410侧面形成围绕所述靶材410侧面的V型斜槽700且所述V型斜槽700的尺寸及形状满足工艺规格。

需要说明的是，本发明对刀杆的形状不作限制，在本实施中，所述刀杆在垂直于所述刀杆延伸方向上的横截面为四边形，在其他实施例中，还可以是五边形、六边形等多边形或圆形或不规则形状。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，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。