专利名称：铜靶材组件的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及铜靶材组件的制造方法。
背景技术：
在半导体工业中，耙材组件是由符合溅射性能的溅射板和与所述溅射板结合且具有一定强度的背板构成。背板可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。目前，主要使用金属钽(Ta)、铜(Cu)、铝(AL)等通过物理气相沉积法(PVD)镀膜并形成阻挡层作为溅射板，在溅射过程中使用磁控溅射；需要使用具有足够强度，且导热、导电性也较高的铜或铝材料作为背板材料。 将高纯度铜溅射板以及背板经过加工、焊接成型，制成半导体工业所使用的铜靶
材组件后，然后安装在溅射机台上，在磁场、电场作用下有效进行溅射控制。现有溅射工艺
中，耙材组件的工作环境非常恶劣，因此对于铜靶材组件的强固程度具有极高的要求。
图1为现有的铜靶材组件的制造方法流程示意图，具体步骤包括 Sl、从铜柱中切断部分获得铜饼，并对所述铜饼进行压延处理形成所需尺寸的铜
溅射板。所述铜溅射板的材质为6N铜(即纯度99. 9999% )。 S2、对铜溅射板进行第一热处理，重组铜溅射板的微观组织结构，提高铜背板的强固性。所述第一热处理的工艺参数为温度35(TC，保温时间2小时。
S3、提供背板，将铜溅射板焊接至背板上。 S4、对所述铜靶材组件进行第二热处理，使得铜溅射板与背板的焊接面上充分的热扩散，从而增大焊接强度。所述第二热处理的工艺参数为温度35(TC，保温时间4. 5小时 S5 、对焊接后的铜靶材组件进行机械加工。 在上述的铜靶材组件制造方法中，先后进行了两次热处理工艺，第一次目的在于控制铜溅射板的微观组织结构，而第二次目的在于使得铜溅射材与背板焊接面进行充分热扩散。虽然目的不同，但对于铜溅射板而言，相当于进行了重复热处理步骤，且由于加热处理在铜靶材组件的制造过程中相对成本较高，因此现有的铜靶材组件制造方法工艺具有进一步改进的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜靶材组件的制造方法，解决现有方法热处理步骤冗
余，成本较高，工艺流程复杂等问题。
为解决上述问题，本发明提供铜靶材组件的制造方法，包括
提供铜柱，对所述铜柱进行切断并压延，形成铜溅射板；
提供背板，将铜溅射板焊接至背板形成靶材组件；
在真空常压环境下对耙材组件进行热处理，然后冷却；
对所述靶材组件进行机械加工。
可选的，所述铜溅射板的纯度为99. 9999% 。所述背板为铜、铝、铜合金或者铝合金材料。 可选的，所述焊接为热压法。所述热压法焊接在真空中进行，具体包括将铜溅射
板和背板装入薄壁成形的包套中抽真空，然后封闭抽气口 ，形成所述真空环境。 可选的，所述热压法焊接的工艺参数为将温度加热至350°C 70(TC，将铜溅射
板与背板的接触面上的压强加压至lOOMPa 200MPa，保温保压1 30min。 可选的，所述热处理在真空中进行。所述热处理的工艺参数为将温度加热至
250°C 70(TC，保温2小时 5小时。 优选的，所述热处理的工艺参数为温度加热至30(TC，保温4小时。
可选的，所述冷却为空冷冷却。 本发明所述的铜靶材组件制造方法，与现有技术相比减少了一次对铜溅射板的热处理步骤，并优化了对焊接后的铜靶材组件热扩散处理的工艺条件，使得在热扩散处理过程中同时实现对铜溅射板微观组织结构的控制。在保证铜靶材组件的强固性以及产品质量同时，简化了工艺步骤提高了生产效率。
图1为现有的铜靶材组件制造方法的流程示意图； 图2为本发明所述铜靶材组件制造方法的流程示意图； 图3至图6为本发明所述铜靶材组件制造方法的具体实施例示意图。
具体实施例方式
图2为本发明所述铜靶材组件制造方法的流程示意图；如图2所示，本发明所述铜耙材组件的制造方法，具体步骤如下 Sl、提供铜柱，对所述铜柱进行切断并压延，形成铜溅射板； 根据铜靶材组件的应用环境、溅射设备的实际需求，所述铜背板的的形状尺寸需要进行选择，而铜溅射板的具体厚度以及截面积大小可以通过调节压延工艺的具体参数进行调整。
S2、提供背板，将铜溅射板焊接至背板形成靶材组件； 作为可选的方案，所述焊接工艺可以为热压法，所述热压法可以在真空中进行，具体为将铜溅射材与背板的焊接面对准，然后制作成真空套包，放置入高温高压的环境下，将铜溅射板焊接至背板上。 S3、在真空常压环境下对耙材组件进行热处理，然后冷却； 所述热处理即可以在铜溅射板与背板的焊接面上进行热扩散作用，同时起到对铜溅射板的微观组织结构进行调整控制的作用。所述冷却可以继续在真空套包内进行空冷冷却。 S4、对所述靶材组件进行机械加工。 所述机械加工，包括对铜靶材组件的尺寸作进一步微调以及进行表面处理。
下面结合具体实施例对本发明做进一步介绍，如图3至图6所示，为本发明所述制造方法的一个具体实施例示意图。
如图3所示，对铜柱原料进行切片获得铜饼，然后对所述铜饼进行压延，获得所需尺寸的铜溅射板20。经过压延后的铜溅射板，形状尺寸由溅射设备决定，而材质成分根据需要进行选择，取决于铜柱原料的成分。本实施例中，所述铜溅射板10为圆形，直径为350mm，厚度为16mm，成分为6N铜，即纯度达到99. 9999% 。 如图4所示，提供背板IO，将铜溅射板20焊接至背板10上。所述背板起到支撑铜溅射板20的作用，其形状材质同样根据应用环境、溅射设备的实际要求，可以为圆形、矩形、环形、圆锥形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一种，而材料可以是铜、铝、铜合金或者铝合金等。本实施例中，所述背板10为圆形，直径为500mm，厚度为20mm，材质为铜。 所述焊接的基本步骤包括 先对铜溅射板20以及背板10的表面进行机械加工然后化学清洗；其中对表面的机械加工处理使之光亮，尤其使两者的接触面达到必要的光洁度。化学清洗可先采用混合酸剂进行酸洗然后使用有机清洗溶剂清洗，或者直接使用有机清洗溶剂清洗。
在真空环境下，采用热压法将铜溅射板20与背板10焊接成形。具体为先将铜溅射板20和背板10的焊接面相接触后组装固定，然后装入薄壁成形的包套中抽真空，并封闭抽气口，制成真空套包。在高温条件下，利用压力机设备采用液压等方式在铜溅射板20与背板10的焊接面上形成高压强，进行焊接。本实施例中，热压焊接的工艺参数可以为将温度加热至350°C 700°C ，铜溅射板与背板接触面上的压强加压至lOOMPa 200MPa，保温保压1 30min。 如图5所示，对焊接后的铜溅射板20以及背板10进行热处理。通常为了避免单质铜在高温下氧化，可以在高温常压环境下进行保温。所述热处理一方面使得铜溅射板20与背板10在焊接面上进一步热扩散，另一方面也使得铜溅射板20的微观组织结构得到控制。因此热处理的参数需要进行优化，所述热处理的工艺可以为继续保留真空套包，在真空氛围内，将温度加热至250°C 700°C ，保温2小时 5小时。本实施例中，所采用的优选工艺参数为温度加热至30(TC，保温4小时。 如图6所示，冷却上述铜溅射板以及背板组合，再进一步机械加工，得到所述的铜靶材组件。本实施例中，由于热处理后的铜溅射板与背板处于真空包套中，因此可以直接采用空冷冷却，当温度降低至常温后，再去除真空包套，并进一步机械加工，进行尺寸的微调或者修形，得到所需的铜靶材组件。 本发明所述的铜靶材组件制造方法，采用一次性热处理，并优化了对靶材组件热处理的工艺条件，使得在热扩散处理过程中同时实现背板微观组织结构的控制。在保证铜靶材组件的强固性以及产品质量同时，简化了工艺步骤提高了生产效率。所形成的铜靶材组件具有结合度高、受热抗变形能力强且微观结构致密等优点。 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
一种铜靶材组件的制造方法，其特征在于，包括提供铜柱，对所述铜柱进行切断并压延，形成铜溅射板；提供背板，将铜溅射板焊接至背板形成靶材组件；在真空常压环境下对靶材组件进行热处理，然后冷却；对所述靶材组件进行机械加工。
2. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述铜溅射板的纯度为99. 9999%。
3. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述背板为铜、铝、铜合金或者铝合金材料。
4. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述焊接为热压法。
5. 根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述热压法焊接在真空中进行，具体包括将铜溅射板和背板装入薄壁成形的包套中抽真空，然后封闭抽气口 ，形成所述真空环境。
6. 根据权利要求3所述的制造方法，所述热压法焊接的工艺参数为将温度加热至350°C 70(TC，将铜溅射板与背板的接触面上的压强加压至lOOMPa 200MPa，保温保压1 30min。
7. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述热处理在真空中进行。
8. 根据权利要求l所述的制造方法，其特征在于，所述热处理的工艺参数为将温度加热至250°C 70(TC，保温2小时 5小时。
9. 根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述热处理的工艺参数为温度加热至30(TC，保温4小时。
10. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述冷却为空冷冷却。
全文摘要
一种铜靶材组件的制造方法，其特征在于，包括提供铜柱，对所述铜柱进行切断并压延，形成铜溅射板；提供背板，将铜溅射板焊接至背板形成靶材组件；在真空常压环境下对靶材组件进行热处理，然后冷却；对所述靶材组件进行机械加工。本发明优化了对靶材组件热处理的工艺条件，使得在热扩散处理过程中同时实现对铜溅射板的微观组织结构的控制。在保证铜靶材组件的强固性以及产品质量同时，简化了工艺步骤提高了生产效率。
文档编号C23C14/34GK101775583SQ200910215628
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者刘庆, 姚力军, 潘杰, 王学泽, 袁海军 申请人:宁波江丰电子材料有限公司