专利名称：铜靶材表面的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种铜靶材表面的处理方法，尤其涉及一种改善铜靶材表面 的喷丸方法。
背景技术：
以一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击固体表面，使固体近 表面的粒子获得足够大的能量而最终逸出固体表面，这种賊出的、复杂的粒 子散射过程称为濺射。目前，常应用賊射工艺进行薄膜沉积，在此过程中， 被轰击的固体材料称为靶材，需要沉积的薄膜材料决定靶材的材质。例如， 在半导体器件制作中，需要在硅衬底上沉积一层金属铜薄膜，则应用铜靶材 进行賊射。
靶材由靶材坯料(Target Blank)和支撑靶材坯料的背板(Backing Plate) 组成。靶材坯料可以为单质靶材、合金耙材，或者化合物乾材。单质粑材一 般为高纯度的A1、 Ta、 Ti、 Cu等金属。合金靶材为钛铝、镍铜、钬铬等。化 合物靶材为氧化硅、氧化铝。支撑坯料的背板通常采用铜、铝材料组成。申 请号为200510114034的中国专利，公开了 一种溅射靶用背衬板。将靶材坯料 与背板焊接到一起，共同组成了溅射用的輩巴材。
在薄膜沉积的溅射工艺中，溅射效果的好坏高度依赖于溅射腔室的清洁 度。因为，即使一个小小的碎片也会破坏沉积在基底表面的薄膜。
申请号200410083416.0的中国专利(以下简称背景专利申请)提供一种具 有改进表面结构的賊射耙材。如图l耙材的结构示意图所示，革巴材l分为賊射 区域2和非溅射区域3、非溅射区域4。如图2靶材1的剖面图所示，在一个实施例中，将非溅射区3、非溅射区域4扩孔入靶材1的表面里，使非溅射区3、非
溅射区域4置于 一个^氐于賊射区2的^立置。
溅射过程中，高速离子轰击靶材1的濺射区域2，溅射出的靶材材料除了 会沉积在基底表面，也会沉积在沉积腔室内的其他表面上，包括靶材的非溅 射区域3、非溅射区域4。由于等离子气氛的高能特性，重新沉积在靶材l非溅 射区3、非賊射区域4的材料会再次溢出，而溢出的碎片会污染沉积在基底表 面的薄膜。
为了克服上面的问题，该背景专利申请对靶材1的非溅射区域3、非溅射 区域4表面进行两次粗糙化处理，首先进行宏观的粗糙处理，然后利用喷砂或 者喷丸进行微观的粗糙处理。这样提高了非溅射区3、 4的粘翁性，使粗糙化 后的非賊射区域3、非'减射区域4能够更好的粘附住重新沉积到非溅射区的靶 材材料，防止其再次溢出的概率。
发明内容
本发明的目的在于，提出高质量、高效率铜把材表面的处理方法。
本发明提供的一种铜靶材表面的处理方法，包括 将铜耙材区分出溅射区和非溅射区； 用125号玻璃珠对所述非溅射区的表面进行喷丸处理； 其中，喷丸处理中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面所成角度为45°
的整数倍。
喷丸处理中，喷射弹丸方向与非賊射区的表面成45。。 喷丸处理中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面成90。。 喷丸处理中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面成135°。 将非'践射区的表面分为第一非溅射区表面和第二非溅射区表面，用125 号玻璃珠对第一非溅射区表面和第二非溅射区表面进行所述喷丸处理，其中，第一非溅射区表面和第二非溅射区表面不属于一个平面。
先对第一非溅射区表面进行所述喷丸处理，后对第二非溅射区表面进行
所述喷丸处理。
同时对第一非溅射区表面、第二非溅射区表面进行喷丸处理。 进行喷丸处理前，对125号玻璃珠进行弹丸筛选。
对125号玻璃玉朱进行弹丸筛选包括
选取125号玻璃珠的最大标准筛网；
去除覆盖住最大标准筛网表面的125号玻璃珠；
选取125号玻璃珠的最小标准筛网；
去除通过最小标准筛网表面的125号玻璃珠。 对125号玻璃^朱进行弹丸筛选前，对弹丸质量预先评定。 对弹丸质量预先评定包括
按网洞大小选用若干125号玻璃珠筛网；
根据网洞由大到小顺序依次从上到下放置筛网，网洞最大放置在最
上，网洞最小放置在最下；
将全部125号玻璃珠倒入网洞最大的筛网，白刚玉会依据大小的不
同落入网洞不同的筛网；
将各筛网上的125号玻璃珠倒入相应编号的容器中； 将各筛网上的125号玻璃珠在电子秤上称量并记录数据； 将各筛网上的125号玻璃珠的重量相加得出总的重量； 计算出各筛网上的125号玻璃珠的重量占总重量的百分比。
进行喷丸处理前，对铜靶材表面的溅射区进行遮蔽保护。
进行喷丸处理后，进行粗糙度^r查。
喷丸处理中，空压才几气压为6.0xl05~6.5xl05Pa。
喷丸处理中，喷嘴到非溅射区表面距离为20-30mm。喷射角度，即没有增加工艺复杂度、难度，又可以高质量、高效率改善铜靶 材表面的粗糙度。
图l是现有技术中靶材的结构示意图2是现有技术中靶材的剖面示意图3是本发明一个实施例中铜靶材的剖面示意图4是本发明另一个实施例中铜靶材的剖面示意图5是本发明铜靶材表面的处理方法流程图6是本发明一个较佳实施例的铜靶材表面的处理方法流程图。
具体实施例方式
本发明提供的一种改善铜靶材表面的喷丸方法，包括将铜靶材区分出 溅射区和非溅射区；以及，用125号玻璃珠对非溅射区的表面进行喷丸处理， 并且喷射弹丸方向与非溅射区的表面所成角度为45。的整数倍。其中，125号 玻璃珠是指每平方英寸内含有125粒玻璃珠。
如图5所示，进行步骤Sl,将铜靶材区分出溅射区和非溅射区。
参考图3,将铜靶材11的表面分为溅射区表面112和水平的第一非溅射 区表面113、垂直的第二非溅射区表面114。两个非溅射区表面也可以是互成 其他角度的平面，例如两个非溅射区表面互成100°夹角，本实施例仅以垂直 和水平的两个非賊射区表面作示例性说明。
然后，在S5步骤中，用125号玻璃珠对非溅射区的表面进行喷丸处理， 其中，玻璃珠喷射角度可以为45°、 90°、 135。其中之一。
喷丸就是以弹丸，利用压缩空气或机械离心力为动力和摩擦力进行表面的方法。影响喷丸质量的主要因素有弹丸材料、弹丸直径、弹丸速度、弹
丸流量、喷射角度、喷射距离、喷射时间、覆盖率等。任何一个参数的变化 都会不同程度地影响喷丸强化的效果，其中对于弹丸的材料、硬度、尺寸、 粒度，以及喷射的角度尤其重要。
本发明选择每平方英寸内含有125粒玻璃珠的125号玻璃珠作为喷丸才几 使用的弹丸。举一个较佳实施例，喷丸机采用气动式喷丸机。气动式喷丸机 是由空气压缩机供给压缩空气，压缩空气通过喷枪时造成负压将弹丸吸入并 高速喷出喷嘴，形成弹丸流喷射到零件表面。喷丸机中还有一个使零件运动 的机构，能保证喷丸的均匀性和有一定的覆盖范围。
将125号玻璃珠倒入喷丸机，使空压机气压为6.0xl05~6.5xl05Pa，气压 变幅为0.5xl05 ~ 1.0xl05Pa,;少桶气压为4.5xl05 ~ 5.5xl05Pa, 4旦不3寻小于 4.0xl05Pa。压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理，以保证干燥、无油。 将压缩空气阀緩慢打开，气压不准超过0.8MPa。
如图3、图4所示，分别对第一非溅射区表面113和第二非溅射区表面 114进行喷丸处理。对第一非溅射区表面113进行喷丸操作时，保持喷嘴到第 一非'践射区表面113距离不超过5cm,最好在20-30mm。喷嘴喷出的125号 玻璃珠方向115与第一非溅射区表面113的夹角A为45°。
对第二非賊射区114进行喷丸时，同样保持喷嘴到第二非溅射区表面114 距离不超过5cm,最好在20-30mm。喷嘴喷出的125号玻璃^^方向115与第 二非溅射区表面114的夹角B为45°。
对第一非溅射区表面113和第二非溅射区表面114进行喷丸处理，可以 分两步进行，也可以同时进行。分两步进4亍喷丸处理时，可以先对第一非溅 射区表面113进行喷丸处理，后对第二非溅射区表面114进行喷丸处理；也 可以先对第二非賊射区表面114进行喷丸处理，后对第一非溅射区表面113 进行喷丸处理。同时进行喷丸处理时，设置两个喷嘴，按设定好的45。角排列，然后同时对两个非'賊射区表面进行喷丸处理。
上面仅以气动式喷丸才几和夹角45。进行示例性说明，喷丸冲几也可以使用离
心式喷丸机，而喷嘴喷出的125号玻璃珠方向与非溅射区表面的夹角也可以 是90。或135°。
玻璃珠是从高品质的碎玻璃压碎分选制成的，形成后的大小会有差异。 同时，玻璃珠经常被重复利用，破损的现象也时常发生。而玻璃珠打击到表 面所产生能量的大小，与其重量和喷射速度直接相关，所以，玻璃珠最好具 有完整的外形以及均匀的尺寸。因此，如图6所示，进行步骤S5之前执行步 骤S3，筛选125号3皮璃珠。
步骤S3筛选125号玻璃王朱，包括以下S301- S304步骤
5301、 选取125号玻璃珠的最大标准筛网；
5302、 去除覆盖住最大标准筛网表面的125号玻璃珠；
5303、 选取125号玻璃3朱的最小标准筛网；
5304、 去除通过最小标准筛网表面的125号玻璃珠。 最大标准筛网与最小标准篩网的选取要根据实际需要而设定。例如，对
粗糙化处理的效果要求比较严格，那么最大、最小标准筛网的网洞大小差最 好减小，这样选取的125号玻璃珠大小比较均匀。
针对重复利用玻璃珠进行粗糙化喷丸处理的情况，在进行玻璃珠筛选的 步骤S3前，先进行预先评定弹丸质量的步骤S2，即对125号玻璃珠的可重复 利用性进行质量预先评定。
步骤S2，预先评定弹丸质量，包括以下S201-S207步骤
5201、 按网洞大小选用若干125号玻璃珠筛网；
5202、 根据网洞由大到小顺序依次从上到下放置筛网，网洞最大放置在 最上，网洞最小放置在最下；
5203、 将全部125号玻璃珠倒入网洞最大的筛网，玻璃珠会依据大小的不同落入网洞不同的筛网；
5204、 将各筛网上的125号玻璃珠倒入相应编号的容器中；
5205、 将各筛网上的125号玻璃珠在电子秤上称量并记录数据；
5206、 将各筛网上的125号玻璃珠的重量相加得出总的重量；
5207、 计算出各筛网上的125号玻璃珠的重量占总重量的百分比； 在各筛网中选出一个最小标准筛网，当小于最小标准筛网的125号玻璃
珠的重量百分比高于预期设定的数值时，表明之前倒入的玻璃珠破碎太多， 应尽快更换所有125玻璃珠。如果玻璃的完整度比较好，那么进行步骤S3的 筛选。最小标准筛网的选取，可以根据上述提到的依处理的效果而变化。
进行S5步骤前，还可以对铜靶材11表面的溅射区112进行遮蔽保护的 步骤S4。用专用遮蔽胶带对溅射区112进行保护,保护区域按图纸要求施工。 胶带必须有一定的黏度和抗拉强度，喷丸时不易破裂。
进行过喷丸处理步骤S5后可以进入步骤S6，粗糙度^r查。
喷丸后，铜耙材的非溅射区表面粗糙度发生了变化。该粗糙度是否达到 了相应要求的标准，需要用测定的表面粗糙度Ra值来衡量。
用表面粗糙度仪直接测定，表面粗糙度仪在每2n^表面至少选定一个评定 点，取评定长度为40mm,在此长度范围内观"5点，取其算术平均值为此评定 点的表面粗糙度Ra值。本发明对铜靶材的非溅射区的粗糙度处理过后，Ra值 应在5.0-8.0um范围内。
虽然本发明已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范围。
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权利要求
1.一种铜靶材表面的处理方法，其特征在于，包括将铜靶材区分出溅射区和非溅射区；用125号玻璃珠对所述非溅射区的表面进行喷丸处理；其中，所述喷丸处理中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面所成角度为45°的整数倍。
2. 如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述喷丸处理 中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面成45。。
3. 如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述喷丸处理 中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面成90。。
4. 如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述喷丸处理 中，喷射弹丸方向与非溅射区的表面成135°。
5. 如权利要求l-4任意权利要求所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于， 将所述非溅射区的表面分为第一非溅射区表面和第二非溅射区表面，用所述 125号玻璃珠对所述第一非溅射区表面和第二非溅射区表面进行所述喷丸处 理，其中，所述第一非溅射区表面和第二非溅射区表面不属于一个平面。
6. 如权利要求5所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，先对所述第一 非溅射区表面进行所述喷丸处理，后对所述第二非溅射区表面进行所述喷丸 处理。
7. 如权利要求5所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，同时对所述第 一非溅射区表面、第二非溅射区表面进行所述喷丸处理。
8. 如权利要求l-4任意权利要求所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于， 进行所述喷丸处理前，对125号玻璃珠进行弹丸筛选。
9. 如权利要求6所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，对所述125号 玻璃珠进行弹丸筛选包括选取125号玻璃王朱的最大标准筛网；去除覆盖住最大标准筛网表面的125号玻璃珠； 选取125号玻璃珠的最小标准筛网； 去除通过最小标准筛网表面的125号玻璃珠。
10. 如权利要求6所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，对所述125号 玻璃珠进行弹丸筛选前，对弹丸质量预先评定。
11. 如权利要求8所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，对所述弹丸质 量预先评定包括按网洞大小选用若干125号玻璃珠筛网；根据网洞由大到小顺序依次从上到下放置筛网，网洞最大放置在最上，网洞最小放置在最下；将全部125号玻璃珠倒入网洞最大的筛网，玻璃珠会依据大小的不同落入网洞不同的筛网；将各筛网上的125号玻璃珠倒入相应编号的容器中； 将各筛网上的125号玻璃珠在电子秤上称量并记录数据； 将各筛网上的125号玻璃珠的重量相加得出总的重量； 计算出各筛网上的125号玻璃珠的重量占总重量的百分比。
12. 如权利要求l-4任一权利要求所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于， 进行所述喷丸处理前，对铜靶材表面的溅射区进行遮蔽保护。
13. 如权利要求l-4任意权利要求所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于， 进行所述喷丸处理后，进行粗糙度检查。
14. 如权利要求l-4任意权利要求所述的铜耙材表面的处理方法，其特征在于， 所述喷丸处理中，空压机气压为6.0xl05~6.5xl05Pa。
15. 如权利要求l-4任意权利要求所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于， 所述喷丸处理中，喷嘴到非溅射区表面距离为20-30mm。
全文摘要
一种铜靶材表面的处理方法，包括将铜靶材区分出溅射区和非溅射区；以及，用125号玻璃珠对非溅射区的表面进行喷丸处理，并且喷射弹丸方向与非溅射区的表面所成角度为45°的整数倍。其中，125号玻璃珠是指每平方英寸内含有125粒玻璃珠。本发明通过改变现有喷丸粗糙化处理中的弹丸型号及喷射角度，既没有增加工艺复杂度、难度，又可以高质量、高效率改善铜靶材表面的粗糙度。
文档编号C22F1/08GK101597727SQ20091013974
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者俞柏森, 庆 刘, 姚立军, 杰 潘, 王学泽, 鲍伟江 申请人:宁波江丰电子材料有限公司