铬靶坯的加工方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种铬靶坯的加工方法。

背景技术

在半导体制程的制造工序中，往往需要形成各种膜层。溅射工艺是半导体制造领域中一种广泛使用的成膜工艺。随着溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。

在溅射靶材的制造领域中，靶材组件是由符合溅射性能的靶坯、与靶坯通过焊接相结合的背板构成。其中，铬靶坯是溅射靶材中常用的一种靶坯材料，且在溅射靶材的制造过程中，为了保证所述铬靶坯的表面粗糙度及纹路的均匀一致性，降低所述铬靶坯的表面粗糙度，使所述铬靶坯满足半导体靶材溅射的表面要求，通常通过数控车床对所述铬靶坯进行车削加工。

但是，现有技术对铬靶坯的加工质量较差。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种铬靶坯的加工方法，提高铬靶坯的加工质量。

为解决上述问题，本发明提供一种铬靶坯的加工方法，包括：提供铬靶坯，所述铬靶坯包括待加工面；采用wc基硬质合金刀片，对所述待加工面进行车削加工。

可选的，所述wc基硬质合金的牌号为yg8或yg640。

可选的，所述刀片的切削刃角度为80°。

可选的，对所述待加工面进行车削加工的步骤包括：对所述待加工面进行粗车加工；在所述粗车加工后，对所述待加工面进行精车加工。

可选的，所述粗车加工的参数包括：切削速度为250米/分钟至350米/分钟，进给量为0.07毫米/转至0.13毫米/转，吃刀量为0.07毫米至0.13毫米。

可选的，所述精车加工的参数包括：切削速度为150米/分钟至250米/分钟，进给量为0.05毫米/转至0.09毫米/转，吃刀量为0.03毫米至0.07毫米。

可选的，对所述待加工面进行车削加工的步骤中，采用切削液进行润滑和冷却。

可选的，所述切削液的质量百分比浓度为12％至15％。

可选的，所述切削液的型号为加德士安快达3380水溶性切削液。

可选的，在所述车削加工后，所述待加工面作为所述铬靶坯的溅射面。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明采用wc基硬质合金刀片对铬靶坯的待加工面进行车削加工，由于wc基硬质合金的硬度、耐磨性和韧性较高，因此对所述待加工面进行车削加工时，可以减缓刀片的磨损，降低刀片发生崩刃或破损的概率，且可以降低所述车削加工后所述待加工面的表面粗糙度，使所述待加工面的表面粗糙度ra达到0.4以下，从而提高了对铬靶坯的加工质量。

可选方案中，对所述待加工面进行车削加工的步骤包括依次进行的粗车加工和精车加工，所述粗车加工的参数包括：切削速度为250米/分钟至350米/分钟，进给量为0.07毫米/转至0.13毫米/转，吃刀量为0.07毫米至0.13毫米；所述精车加工的参数包括：切削速度为150米/分钟至250米/分钟，进给量为0.05毫米/转至0.09毫米/转，吃刀量为0.03毫米至0.07毫米。所述粗车加工和精车加工的参数设置合理，在提高加工效率的同时，可以降低刀片发生崩刃或破损的概率，且有利于降低所述车削加工后所述待加工面的表面粗糙度。

可选方案中，对所述待加工面进行车削加工的步骤中，采用切削液进行润滑和冷却，且所述切削液的质量百分比浓度为12％至15％，所述切削液的质量百分比浓度设定合理，在提高润滑和冷却效果的同时，可以提高加工效率，且避免切削液成本的浪费。

可选方案中，所述切削液的型号为加德士安快达3380水溶性切削液，所述型号的切削液为高润滑性的乳化切削液，从而有利于提高所述车削加工的加工质量和效率。

附图说明

图1是本发明铬靶坯的加工方法一实施例的流程示意图；

图2是图1中步骤s1对应的铬靶坯的剖面结构示意图；

图3是图1中步骤s2中刀片的俯视结构示意图；

图4是图1中步骤s2中车削加工后铬靶坯的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，铬靶坯的加工质量较差。分析其加工质量较差的原因在于：

在对铬靶坯进行车削加工时，通常采用的是铝材料用刀片。由于铬具有质硬而脆、耐腐蚀等特性，因此铬靶坯的车削性能不佳，而铝材料用刀片的硬度、耐磨性和韧性较差，从而加剧了车削加工过程中刀片的磨损，使车削过程中的冲击和震动增大，刀片容易崩刃与破损，且容易导致车削加工后所述铬靶坯的表面粗糙度较差。

为了解决上述问题，本发明采用了wc基硬质合金刀片，利用wc基硬质合金的高硬度、高耐磨性和高韧性的特性，减缓了刀片在车削加工过程中的磨损，降低所述刀片发生崩刃或破损的概率，且可以降低所述车削加工后所述待加工面的表面粗糙度。

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1示出了本发明铬靶坯的加工方法一实施例的流程示意图。本实施例铬靶坯的加工方法包括以下基本步骤：

步骤s1：提供铬靶坯，所述铬靶坯包括待加工面；

步骤s2：采用wc基硬质合金刀片，对所述待加工面进行车削加工。

下面将结合附图对本发明的具体实施例做进一步描述。

参考图1，结合参考图2，图2是图1中步骤s1对应的铬靶坯的剖面结构示意图，执行步骤s1，提供铬靶坯100，所述铬靶坯100包括待加工面110。

所述铬靶坯100作为靶材组件的一部分，通常通过焊接工艺使所述铬靶坯100与铜背板实现焊接结合，以构成所述靶材组件。

铬是一种银白色金属，铬对于酸和碱均具有较好的耐腐蚀性，在大气中的钝化能力较强，不易与空气发生反应，可长久地保持光泽，且具有较高的硬度和电阻率。

基于上述优势，铬在机械功能薄膜层、微电子薄膜、电磁功能薄膜、光学薄膜表面工程中得到了广泛应用。其中，在微电子薄膜和电磁功能薄膜应用中，大多通过溅射镀膜工艺以形成铬薄膜，因此铬靶坯100成为了溅射靶材中常用的一种靶坯材料。

所述铬靶坯100包括用于与所述铜背板实现焊接结合的焊接面120、以及与所述焊接面120相对的溅射面。根据工艺需求，所述待加工面110用于经后续的车削加工后作为所述铬靶坯100的溅射面。

在靶材组件的溅射过程中，电离形成的氩离子在电场的作用下加速，加速的氩离子轰击所述溅射面，所述溅射面发生材料消耗而形成大量靶材原子，溅射出的大量靶材原子沉积在基板上形成铬薄膜。

因此，在提供铬靶坯100的步骤中，所述铬靶坯100为初始坯料。

所述待加工面110的形状可根据所述铬靶坯100的应用环境以及溅射要求呈圆形、长方形、环形、或其他任意规则形状或不规则形状，所述铬靶坯100也可以为圆柱体、长方体、环形体或其他任意规则形状或不规则形状。本实施例中，所述铬靶坯100的形状为圆柱体，所述待加工面110的形状为圆形。但本发明对所述铬靶坯100和待加工面110的形状不做限定。

继续参考图1，结合参考3和图4，图3是图1中步骤s2中刀片的俯视结构示意图，图4是图1中步骤s2中车削加工后铬靶坯的剖面结构示意图，执行步骤s2，采用wc基(碳化钨基)硬质合金刀片200(如图3所示)，对所述待加工面110(如图2所示)进行车削加工。

通过所述车削加工，将所述铬靶坯100加工至成品状态，也就是说，在所述车削加工后，使所述铬靶坯100的尺寸和表面粗糙度满足工艺需求，所述铬靶坯100可用于参与靶材溅射工艺。

本实施例中，根据工艺需求，在所述车削加工后，所述待加工面110作为所述铬靶坯100的溅射面130(如图4所示)。

且根据溅射靶材的质量要求，在所述车削加工后，使所述铬靶坯100的表面粗糙度ra达到0.4以下。具体到本实施例中，使所述溅射面130的表面粗糙度ra达到0.4以下。

铬具有质硬而脆、耐腐蚀等特性，铬的切削性能不佳，当车削加工所采用的刀片的硬度、耐磨性等性能不佳时(例如采用铝材料用刀片时)，容易导致所述车削加工过程中刀片的磨损速度加快，使车削过程中的冲击和震动增大，刀片容易崩刃与破损，且容易导致车削加工后所述溅射面130的表面粗糙度ra较差。为此，本实施例中，采用wc基硬质合金刀片200对所述待加工面110进行车削加工，从而提高对所述铬靶坯100的加工质量。

硬质合金是用粉末冶金方法生产的，由难熔金属化合物(硬质相)和粘接金属(粘接相)所构成的组合材料，硬质合金具有硬度高、耐磨性高、抗压强度高(可达6000mpa)、稳定性好、脆性较大等性能特点，因此常用于作为车削加工刀片的材料，从而有利于提高所述刀片的使用寿命、提高切削速度和切削效率，还有利于提高待加工产品的精度和光洁度。

wc基硬质合金是硬质合金的一种，主要成分是wc(碳化钨)，wc基硬质合金具有高硬度、高耐磨性、高抗压性等特性，主要适用于加工k类材料或m类材料，因此通过采用wc基硬质合金刀片200，从而可以减缓所述刀片200的磨损，降低所述刀片200发生崩刃或破损的概率，且可以降低所述车削加工后所述待加工面110的表面粗糙度ra。

本实施例中，针对所述铬靶坯100的材料，所选取的wc基硬质合金的牌号为yg8或yg640。

其中，对wc基硬质合金、k类材料、m类材料、牌号yg8、牌号yg640的详细描述，与现有技术相同，本发明在此不再赘述。

本实施例中，采用专用菱形刀片200对所述待加工面110进行车削加工。具体地，所述刀片200的型号为ccgt12040hp。

对型号ccgt12040hp的具体描述与现有技术相同，本发明在此不再赘述。

所述wc基硬质合金刀片200具有装配孔210(如图3所示)，所述wc基硬质合金刀片200通过所述装配孔210实现与专用刀杆的装配或拆卸。其中，沿所述wc基硬质合金刀片200的延伸方向上，所述wc基硬质合金刀片200的两头均为切削刃。

常用的标准刀切削刃具有90°、80°、55°和35°几种夹角。本实施例中，所述wc基硬质合金刀片200的切削刃角度θ(如图3所示)为80°。当所述wc基硬质合金刀片200的切削刃角度θ小于80°时，容易降低所述wc基硬质合金刀片200的机械强度，在对所述铬靶坯100的待加工面110进行车削加工时，所述wc基硬质合金刀片200容易发生断裂；当所述wc基硬质合金刀片200的切削刃角度θ大于80°时，容易导致所述wc基硬质合金刀片200出现后角干涉的问题。

需要说明的是，对所述待加工面110进行车削加工的过程中，采用切削液进行润滑和冷却，使所述wc基硬质合金刀片200与所述待加工面110之间的摩擦减少，降低所述待加工面110的温度，从而避免所述待加工面110因润滑作用不佳而产生刮痕、以及因冷却作用不佳而来不及散热的问题。

本实施例中，所述切削液的型号为加德士安快达3380水溶性切削液。

加德士安快达3380水溶性切削液为高润滑性的乳化切削液，且具有清净能力强、发泡倾向低等优点。所述加德士安快达3380水溶性切削液具有优异的润滑特性和冷却特性，有利于减少所述待加工面110与所述wc基硬质合金刀片200之间的摩擦，降低所述待加工面110的温度，从而提高车削加工效率；极低的发泡特性有利于进行高速地车削加工；此外，高度的去污能力，可以防止切屑残留或堆积等，有助于所述切屑的冲洗和去除，从而有利于提高所述车削加工的加工质量和效率。

需要说明的是，所述切削液的质量百分比浓度不宜过小，也不宜过大。如果所述切削液的质量百分比浓度过小，则容易导致所述切削液的润滑性能和冷却性能不佳，难以保证车削加工后所述待加工面110的表面粗糙度ra要求；如果所述切削液的质量百分比浓度过高，容易导致所述切削液黏附于所述待加工面110表面，反而容易降低所述待加工面110的加工质量、降低加工效率，且造成切削液成本的浪费。为此，本实施例中，所述切削液的质量百分比浓度为12％至15％。其中，所述切削液可通过1:7至1:10的兑水比例进行配置。

在实际应用中，所述车削加工可以分成多个工序来完成。具体地，对所述待加工面110进行车削加工的步骤包括：对所述待加工面110进行粗车加工；在所述粗车加工后，对所述待加工面110进行精车加工。

通过所述粗车加工，使所述待加工面110初步平整化，且去除大量厚度的铬靶坯100材料。

本实施例中，采用数控车床对所述待加工面110进行粗车加工，装配有所述wc基硬质合金刀片200的刀杆安装于所述数控车床上，且所述铬靶坯100固定于所述数控车床上；在所述粗车加工过程中，通过对所述数控车床进行指令编程，实现所述wc基硬质合金刀片200对所述待加工面110的粗车加工。

在所述粗车加工的步骤中，所述wc基硬质合金刀片200的切削速度不宜过小，也不宜过大。如果所述wc基硬质合金刀片200的切削速度过小，相应会导致工艺时间过长的问题，且容易增加粗车加工后所述待加工面110的表面粗糙度ra；如果所述wc基硬质合金刀片200的切削速度过大，则容易增加所述wc基硬质合金刀片200发生断裂的概率。为此，本实施例中，所述wc基硬质合金刀片200的切削速度为250米/分钟至350米/分钟。

所述粗车加工的吃刀量以及进给量不宜过小，也不宜过大。如果进给量和吃刀量过小，容易导致工艺时间过长，或者在设定工艺时间下，所述待加工面110难以达到粗糙度ra要求；如果所述进给量和吃刀量过大，容易导致所述wc基硬质合金刀片200的磨损速度过快，增加了所述wc基硬质合金刀片200发生断裂的概率，且容易导致所述铬靶坯100因受到的切削力过大而发生断裂。为此，本实施例中，所述粗车加工的进给量为0.07毫米/转至0.13毫米/转，吃刀量为0.07毫米至0.13毫米。

其中，所述粗车加工的各参数之间相互配合，以提高所述粗车加工的加工质量和效率。

本实施例中，对所述待加工面110进行粗车加工的过程中，采用切削液进行润滑和冷却。对所述切削液的描述，请参考前述的相应描述，在此不再赘述。

所述精车加工用于提高所述待加工面110的表面光泽度和平整度，使所述待加工面110的表面粗糙度ra达到工艺要求，且通过去除少量厚度的铬靶坯100材料，使所述铬靶坯100的厚度达到目标厚度值。

本实施例中，采用数控车床对所述待加工面110进行精车加工。通过对所述数控车床进行指令编程，调整相应的工艺参数。

精车加工对所述待加工面110的表面质量和尺寸要求较高，因此相比粗车加工，适当减小所述精车加工的切削速度、进给量和吃刀量，且各参数之间相互配合，以提高所述精车加工的加工质量和效率。

其中，在所述精车加工的步骤中，所述wc基硬质合金刀片200的切削速度不宜过小，也不宜过大。如果所述wc基硬质合金刀片200的切削速度过小，相应会导致工艺时间过长的问题，且容易增加精车加工后所述待加工面110的表面粗糙度ra；如果所述wc基硬质合金刀片200的切削速度过大，则容易增加所述wc基硬质合金刀片200发生断裂的概率。为此，本实施例中，所述wc基硬质合金刀片200的切削速度为150米/分钟至250米/分钟。

所述精车加工的吃刀量以及进给量不宜过小，也不宜过大。如果进给量和吃刀量过小，容易导致工艺时间过长，或者在设定工艺时间下，所述待加工面110难以达到粗糙度ra要求；如果所述进给量和吃刀量过大，容易导致所述wc基硬质合金刀片200的磨损速度过快，增加了所述wc基硬质合金刀片200发生断裂的概率，且容易导致所述铬靶坯100因受到的切削力过大而发生断裂，此外，所述铬靶坯100的厚度难以达到目标厚度值。为此，本实施例中，所述精车加工的进给量为0.05毫米/转至0.09毫米/转，吃刀量为0.03毫米至0.07毫米。

本实施例中，对所述待加工面110进行精车加工的过程中，采用切削液进行润滑和冷却。对所述切削液的描述，请参考前述的相应描述，在此不再赘述。

本实施例中，在所述精车加工后，所述铬靶坯100的尺寸(例如厚度)和表面粗糙度ra满足工艺需求。

具体地，精车加工后的所述待加工面110作为溅射面130，所述溅射面130的表面粗糙度ra达到0.4以下；相应的，精车加工后所述铬靶坯100为成品靶坯。

本发明采用wc基硬质合金刀片200对所述待加工面110进行车削加工，利用wc基硬质合金的高硬度、高耐磨性和高韧性的特性，减缓了刀片200在车削加工过程中的磨损，降低所述刀片200发生崩刃或破损的概率，且可以降低所述车削加工后所述溅射面130的表面粗糙度。

虽然本发明己披露如上，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。