专利名称：铝靶材的加工方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及铝靶材的加工方法。
背景技术：
通过溅射方法在基底上形成的薄膜的质量会受到用于溅射的靶材表面粗 糙度的影响。当尺寸超过一定水平的凸起存在于靶材表面时，可在凸起上产 生异常放电(微电弧放电)。所述异常放电可导致大粒子从靶材的表面濺出并 沉积于基地上。沉积的大粒子可在薄膜上形成斑点并导致半导体器件的短路。
许多材料可被用来制作靶材，包括铜、铝、钛等。在具体应用中，靶材
可包括合金或其他金属的混合物，例如铜、铝、4太中的一种或多种。靶材也 可包括具体金属材料的所谓"高纯度"形式，例如铜、铝、钛中的一种或多 种中的99.9% ~ 99.9999%的纯度。
目前，在对于铝进行加工以制作靶材时发现，铝在高速加工时容易发生 变形，使得加工后的表面纟丈路不一致，且表面粗糙度较大。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中，对铝进行加工以制作靶材时，铝容易 发生变形，从而影响加工后的表面紋路以及表面粗糙度的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种铝靶材的加工方法，包括通过三次 精度渐增的机械加工对铝工件进行处理，其中，在三次机械加工过程中用全 周夹具固定铝工件，并且至少在第一次机械加工和第二次机械加工之间对铝 工件进4亍应力释》文。
可选的，在第二次机械加工和第三次机械加工之间也对铝工件进行应力释放。
可选的，在第 一次机械加工后对铝工件进行整平后再进行应力释放。
可选的，所述应力释放包括将铝工件闲置至少8小时。
可选地，在第三次枳i械加工时采用喷雾冷却。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点通过全周夹具固定铝工 件，由于全周夹具包裹了铝工件的整个外形，使得铝工件在加工过程中的受 力比较均勻，不易产生振动，从而减小了铝工件的变形。
并且，在各次机械加工之间对铝工件进行应力释放，也减小了由于加工 过程中的应力释;^文导致的变形。
此外，在第三次机械加工时采用喷雾冷却，也减少了铝工件表面被划伤 的情况。
因此，经过上述铝靶材加工方法获得的铝靶材，其表面紋路的一致性较 高，且表面粗糙度4交低。
图1是本发明铝靶材的加工方法的一种实施方式流程图； 图2a和图2b分别是普通夹具和全周夹具固定铝工件的示意图； 图3是铝靶材加工过程中使用图2b所示全周夹具的示意图； 图4是本发明铝靶材的加工方法的一种实施例流程图。
具体实施例方式
通过对现有铝靶材的加工技术分析发现，在对铝工件进行精加工车削时， 由于纯铝材料是一种粘性材料，加工过程中不容易断屑，铝屑呈现丝状，缠 绕在加工刀具上，导致工件表面划伤，出现凹凸不平，表面粗糙度提高。
因此，为了减小加工时铝工件的变形程度，就需要从固定铝工件以及减小铝工件本身变形入手。
参照图l所示，本发明铝靶材的加工方法的一种实施方式包括 步骤sl,以全周夹具固定铝工件，进行第一次机才成加工； 步骤s2,对铝工件进行应力释放；
步骤s3，以全周夹具固定铝工件，进行第二次机械加工，其精度高于第 一次机械力口工；
步骤s4,以全周夹具固定铝工件，进行第三次机械加工，其精度高于或 等于第二次机械加工。
上述实施方式中，第一次机械加工为粗加工，其目的在于去除铝工件大 部分的余量，以获得较规则的半成品，也就是说，切削出靶材的大致形状。 而第二次机械加工为半精加工，其精度要高于第一次机械加工，其目的在于 去除铝工件小部分的余量，以获得更接近于实际靶材形状尺寸要求的半成品。 而第三次机械为精加工，其精度要高于或等于第二次机械加工，其目的在于 对铝工件进行最后的精细加工以获得最终的铝靶材。
上述实施方式中，在第一次机械加工和第二次机械加工之间进行应力释 放是因为，在机械加工之前， 一般在铝工件内部有一定的内应力。在机械加 工时所述内应力会从铝工件内部逐渐的释放，从而导致铝工件的变形，使平 面度产生偏差。 一般在粗加工和半精加工后容易出现变形，特别是粗加工。 因而，通过在第一次机械加工(粗加工)后进行应力释放，来消除铝工件的 内应力，以减小铝工件的变形。
而上述实施方式中，各次机械加工时，铝工件都是通过全周夹具固定。 图2a和图2b分别为普通夹具和全周夹具固定铝工件的示意图。对比图2a和 图2b可以发现，普通夹具20是通过三角固定的方式来固定铝工件10,而全 周夹具21则包裹整个铝工件10。相对普通夹具20，全周夹具21使得铝工件 10在高速加工过程中的受力更加均匀。参照图3所示，在刀具30对铝工件10进行高速加工的过程中，全周夹具21使得铝工件10更加稳定，不易产生 振动。从而，也从另一方面减小铝工件在加工过程中的变形。
可选的，在第二次机械力口工和第三次机械力。工之间也对铝工件进行应力 释放。如前所述，在第二次机械加工(半精加工)后，铝工件也容易出现变 形，因而在第二次机械加工后，再次通过应力释》文来减小铝工件的变形。
可选的，在第一次机械加工后对铝工件进行整平后再进行应力释放。考 虑到第一次机械加工(粗加工)的过程中，铝工件的形状已经产生了变化， 其内部会产生应力，因而为了进一步减小铝工件的变形，可以在应力释放之
前，先对铝工件进行校正。具体地说，可以采用压力机对铝工件进4亍4交正。
使用压力机时，对铝工件施加的压力小于60吨。因为压力过大可能会造成铝 工件的断裂。
可选的，所述应力释放包括将铝工件闲置至少8小时。所述闲置可以 为将铝工件置于室温条件下。通过所述应力释放来消除产品内应力。
可选地，在第三次^/L械加工时采用喷雾冷却。所述喷雾冷却包4舌将切 削液喷射到切削区。
切削液在金属切削中主要起两个作用， 一是润滑作用；二是冷却作用。 切削液能否充分发挥有效的润滑作用，其渗透能力强弱是一个重要的因素。 常规的浇注式切削液在切削加工中的渗透以液体渗透和气体渗透两种方式进 行浇注的液体渗透效率较低，在高.速切削时效率更低；气体渗透是由于浇 注在切屑表面裂紋中的液体随着切削温度的上升发生汽化而向前刀面进行渗 透的。试验证明，常规切削液的渗透能力不强，能够被汽化的液体量很少， 使润滑效果受到限制。而喷雾冷却形成的两相流体，能够弥补切削液渗透能 力的不足。气液两相流体喷射到切削区时，有较高的速度，动能较大，因此 渗透能力较强。此外，在气液两相流体中微量液体的尺寸很小，遇到温度较 高的金属极易汽化，可从多个方面向刀具前刀面渗透。虽然射流中的液体量很少，但被汽化的部分则比连续浇注切削液时多，因而润滑效果较好。由于 润滑效果较好，切削时产生的铝屑缠绕在刀具上的几率就减小。从而可以改 善由于铝屑缠绕在刀具上而导致的铝工件表面划伤，出现凹凸不平等情况。 因此，铝工件表面的粗^度就得以减小，表面更加光滑。
另一方面，在金属加工中切削热主要来源于金属的塑性变形，切削区的 冷却过程就是固体与流体之间的传热过程。由于流体与固体分子之间的吸引 力和流体粘度作用，在固体表面就有一个流体滞流层，从而增加了热阻。滞 流层越厚，热阻越大，而滞流层的厚度主要取决于流体的流动性即粘度。粘 度小的流体冷却效果比粘度大的流体冷却效果好。例如，可以选用酒精作为 切削液，因为酒精相对于其他溶液来说，其粘度更小。
图4是本发明铝靶材的加工方法的一种实施例流程图。参照图4所示， 所述铝輩巴材的加工方法包括
步骤s10,以全周夹具固定铝工件，在车床上对铝工件进行第一次机械加 工，切削去除铝工件的至少一半余量；
步骤s20，采用压力机对铝工件进行整平，并在整平后对铝工件进行应力 释放；
步骤s30,以全周夹具固定铝工件，在车床上对铝工件进行第二次才几械加 工，切削去除铝工件剩余余量的至少一半； ,步骤s40,对铝工件再次进行应力释放；
步骤s50,以全周夹具固定铝工件，在车床上对铝工件进行第三次机械加 工，切削去除铝工件的剩余余量，并且采用喷雾冷却。
以下结合图3和图4对上述各步骤进一步说明。
步骤s10,以全周夹具固定铝工件，在车床上对铝工件进行第一次机械加 工，切削去除铝工件的至少一半余量。由于有全周夹具21将铝工件10固定， 当使用刀具30对铝工件IO进行切削时，铝工件10不易产生振动。因此在第
7200 一次机械加工时就可以避免因为铝工件IO的反弹，造成刀具30崩刀。同时， 由于在加工时铝工件10的稳定，刀具30在铝工件IO表面形成的紋路也能保 持一致。而通过第一次机械加工的快速大量切削，也使得铝工件10形成铝耙 材的初步形状。
步骤s20,采用压力机对铝工件进行整平，并在整平后对铝工件进行应力 释放。在第一次机械加工后，将铝工件10从全周夹具21中取出，并放入压 力机中对铝工件IO进行整平，以校正铝工件10在第一次才几械加工时产生的 变形。在整平后，将铝工件10闲置8小时或8小时以上，进行应力释放，以 消除铝工件10内的应力。
步骤s30,以全周夹具固定铝工件，在车床上对铝工件进行第二次机械加 工，切削去除铝工件剩余余量的至少一半。在应力释放后，再次以全周夹具 21固定铝工件10，对铝工件IO进行第二次机械加工，本次机械加工相对于 第一次机械加工所去除的余量有较大的减少。通过本次机械加工，获得基本 接近于最终铝靶材的半成品。
步骤s40，对铝工件再次进行应力释放。经过了第二次机械加工，铝工件 10内部又会产生新的应力，因而可以通过再一次的应力释放，来减小铝工件 10的变形。通过将铝工件10闲置8小时或8小时以上，进行应力释放，以消 除铝工件10内的应力。
步骤s50,以全周夹具固定铝工件，在车床上对铝工件进行第三次机械加 工，切削去除铝工件的剩余余量，并且釆用喷雾冷却。在第二次应力释放后， 再次以全周夹具21固定铝工件10,对铝工件IO进行第三次机械加工，本次 机械加工相对于第二次机械加工所去除的余量有所减少。并且，在进行第三
次机械加工的时候，釆用喷雾冷却的方法。具体地说，所述喷雾冷却包括 通过适用于车床的喷雾冷却装置将切削液喷射到切削区。所述切削液可以选 用粘度较小的液体，例如酒精。通过本次机械加工，获得最终的铝靶材。综上所述，通过在加工过程中以全周夹具固定铝工件，并在各次才几械加 工之间进行应力释放，或者更进一步加入整平，减小了铝工件在加工过程中 的变形。并且，还可进一步在第三次机械加工时采用喷雾冷却的方式，减小 切削出的铝屑缠绕在刀具上的几率。从而，使得最终形成铝靶材表面的紋路 一致性较高，且具有较低的表面粗糙度。
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的范围为准。
权利要求
1.一种铝靶材的加工方法，其特征在于，包括通过三次精度渐增的机械加工对铝工件进行处理，其中，在三次机械加工过程中用全周夹具固定铝工件，并且至少在第一次机械加工和第二次机械加工之间对铝工件进行应力释放。
2. 如权利要求1所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，在第二次才几械加工 和第三次机械加工之间也对铝工件进行应力释放。
3. 如权利要求1或2所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，所述应力释放 包括将铝工件闲置至少8小时。
4. 如权利要求1所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，在第一次机械加工 后对铝工件进行整平后再进行应力释放。
5. 如权利要求4所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，所述整平包括采 用压力机对铝工件进行整平。
6. 如权利要求4所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，所述应力释放包括 将铝工件闲置至少8小时。
7. 如权利要求6所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，所述将铝工件闲置 为将铝工件置于室温条件下。
8. 如权利要求1所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，在第三次机械加工 时采用喷雾冷却。
9. 如权利要求8所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，所述喷雾冷却包括 将切削液喷射到切削区。
10. 如权利要求9所述的铝靶材的加工方法，其特征在于，所述切削液为酒精。
全文摘要
一种铝靶材的加工方法，包括通过三次精度渐增的机械加工对铝工件进行处理，其中，在三次机械加工过程中用全周夹具固定铝工件，并且至少在第一次机械加工和第二次机械加工之间对铝工件进行应力释放。通过所述铝靶材的加工方法获得的铝靶材具有较好的表面纹路一致性，以及较低的表面粗糙度。
文档编号C22F1/04GK101613850SQ20091015115
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者庆 刘, 姚力军, 杰 潘, 王学泽, 鲍伟江 申请人:宁波江丰电子材料有限公司