靶材的回收方法与流程

文档序号:15779777发布日期:2018-10-30 21:18阅读:652来源:国知局

本发明涉及半导体制作领域,尤其涉及一种靶材的回收方法。



背景技术:

磁控溅射是电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子,电子飞向基片,氩离子在电场的作用下加速轰击溅射基台上的靶材组件上的靶材,溅射出大量的靶材原子,呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基板上成膜,而最终达到对基板表面镀膜的目的。

靶材组件是由符合溅射性能的靶材、与靶材焊接连接的背板构成。背板在靶材组件中起支撑作用,并具有传导热量的功效。

现有技术中,对经过上述磁控溅射的靶材组件的回收方法如下:

先用车床将大部分背板进行车削,然后再将附有残留背板材料的靶材进行铣削,以便将靶材上的残留背板材料去除干净。

然而,采用现有技术的回收靶材的方法成本较高,而且,无法回收磁控溅射后厚度较小的靶材。



技术实现要素:

本发明解决的问题是采用现有技术的回收靶材的方法成本较高,而且,无法回收磁控溅射后厚度较小的靶材。

为解决上述问题,本发明提供一种靶材的回收方法,包括:

提供靶材组件,所述靶材组件包括背板和与所述背板连接的靶材;

提供磨床,所述磨床具有载物台和磨头,所述载物台的台面与所述磨头的磨削面相对,将所述靶材组件放置在所述载物台上,所述靶材与所述载物台接触,所述磨头与所述背板接触;

所述载物台与所述磨头中的至少一个进行旋转至所述背板与所述靶材分离。

可选的,所述载物台与所述磨头中的至少一个进行旋转至所述背板与所述靶材分离包括:

所述载物台与所述磨头的旋转方向相反,或者,

所述载物台与所述磨头的旋转方向相同,且,所述载物台与所述磨头的旋转速度不同,或者,

所述载物台与所述磨头中的至少一个旋转,另一个静止。

可选的,所述台面与所述磨削面平行。

可选的,所述磨床为立柱圆台磨床。

可选的,所述磨削面的型号为小于等于600号。

可选的,所述磨头的转速为大于等于780r/min且小于等于1180r/min。

可选的,所述磨头的进给量为大于等于0.1mm/min且小于等于0.16mm/min。

可选的,所述靶材的材料为金属。

可选的,所述靶材的材料为钽。

可选的,所述靶材的纯度为大于等于99.9%。

与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:

将所述靶材组件放置在所述载物台上,所述靶材与所述载物台接触,所述磨头与所述背板接触,将载物台与所述磨头设置成相反的旋转方向,通过磨床的磨头对背板施加一个方向的扭力,通过载物台对靶材施加相反方向的扭力,可以实现靶材组件中的钽靶材与背板的分离。采用本发明的方法,可以省略车削和铣削等复杂的回收工艺步骤,以简单的磨削工艺来代替,从而提高了工艺效率,简化了回收工艺步骤,节省了工艺成本。另外,采用本发明的方法还对背板的损伤较小,可以将背板进行再循环利用,进一步降低了工艺成本。再者,采用本发明的方法,还可以实现对磁控溅射后厚度较小的靶材与背板的分离。

附图说明

图1是本发明具体实施例中的需要回收的靶材组件的剖面结构示意图;

图2是采用磨床的磨头对图1的靶材组件进行磨削的示意图;

图3是靶材组件被分离成靶材与背板的结构示意图。

具体实施方式

经过发现和分析,采用现有技术的方法回收靶材时,需要先将背板进行车削,背板在车削的过程中变为背板材料屑,因此,现有技术的方法无法回收背板,成本较高。

另外,当靶材组件在磁控溅射后,剩余的靶材厚度非常小时,用车削的方法去除大部分背板之后,比靶材厚度稍大的靶材组件容易从夹具中分离并飞出,从而使操作人员的安全隐患大大增加。

当靶材的材料为钽金属时,钽金属硬度高和粘性大。车削靶材组件,使其厚度快等于靶材厚度时,车削刀具会与钽金属接触,该接触会严重损坏车削刀具,会增加回收利用靶材组件的成本,得不偿失。

采用车削的方法将大部分背板去除后,将带有残留背板材料的钽靶材进行铣削时,钽靶材的粘性大,会变形。从而使带有残留背板材料的钽靶材表面不平整,也就是说,凹凸不平。铣削加工时,会出现凹处的背板材料去除时间长,凸处的钽靶材被去除的厚度多的现象,这样,现有技术中,回收钽靶材方法的用时长、效率低下,回收的钽靶材的厚度又非常小。

为解决上述技术问题,本发明提供一种靶材组件的回收方法,采用本发明的靶材组件的回收方法,能够降低回收靶材的成本,并且还可以实现对厚度较小的靶材的回收。

为使本发明的上述目的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,提供靶材组件20,所述靶材组件20包括背板201和与所述背板连接的靶材202。

其中背板201与靶材202之间的连接为焊接。具体如下:

背板201为柱体,包括背板焊接面、与背板焊接面相对的背板底面,位于背板焊接面、背板底面之间的背板侧面。

靶材202为柱体,包括靶材焊接面,与靶材焊接面相对的靶材溅射面,位于靶材焊接面、靶材溅射面之间的靶材侧面。

背板焊接面与靶材焊接面进行焊接连接,以实现靶材与背板的焊接连接。

本实施例中的靶材材料为钽。钽靶材的粘性大、硬度大。其他实施例中,所述靶材也可以为其他材料的金属。例如铝、铝合金、钛、钛合金、钨、钨合金、铜或铜合金等。

接着,参考图2,提供磨床30,所述磨床30具有载物台31和磨头32,所述载物台31的台面311与所述磨头32的磨削面321相对,将所述靶材组件20放置在所述载物台31上,所述靶材202与所述载物台31接触,所述磨头32与所述背板201接触。具体如下:

本实施例中,所述磨床为立柱圆台磨床。载物台31的台面311与磨头32的磨削面321平行。靶材组件20放置在载物台31时,所述靶材溅射面与载物台31的台面接触,磨头32的磨削面321与背板底面接触。本实施例中,磨削面的整个平面具有矿砂颗粒用于磨削背板,所述磨削面的型号为小于等于600号。其中,磨削面的型号小于等于600号是指磨削面的单位面积内所能排列的矿砂颗粒的数目小于等于600颗。

接着,将载物台31设置成顺时针旋转,所述载物台的转速为大于等于50r/min且小于等于100r/min。将磨头设置成逆时针旋转,所述磨头的转速为大于等于780r/min且小于等于1180r/min,所述磨头的进给量为大于等于0.1mm/min且小于等于0.16mm/min。

当背板被磨削掉0.3mm~0.5mm后,钽靶材与背板就会分离(参考图3)。

本实施例中,载物台与所述磨头旋转方向相反,通过磨床的磨头对背板施加一个方向的扭力,通过载物台对靶材施加相反方向的扭力,可以实现靶材组件中的钽靶材与背板的分离。因此,采用本发明的方法,可以省略车削和铣削等复杂的回收工艺步骤,以简单的磨削工艺来代替,从而提高了工艺效率,简化了回收工艺步骤,节省了工艺成本。另外,采用本发明的方法不仅可以实现对靶材进行回收利用,还对背板的损伤较小,可以将背板进行再循环利用,进一步降低了工艺成本。再者,采用本发明的方法,还可以实现对磁控溅射后厚度较小的靶材与背板的分离。

更进一步的,本实施例中,在将载物台31与所述磨头32设置成相反的旋转方向的基础上,还可以通过将载物台31和磨头32的转速设置成上述范围、将磨头32的磨削面321的型号设置成上述范围、将磨头32的进给量设置成上述,可以实现最高效、最节省背板磨削量的方式,将材料为钽的靶材202与背板201进行分离。而且对磨床的损耗做到最小。

具体为:如果磨削面321的型号太大,当磨头32和载物台31进行相反方向旋转时,对背板施加的摩擦力,也就是扭力不足,则背板201会被磨削很多,才能实现靶材202与背板201的分离。此时,分离后的背板尺寸太小,严重时,回收利用的价值不大。

如果载物台31的转速或磨头32的转速太大,磨头32容易被损坏。如果载物台31的转速或磨头32的转速太小,使靶材202与背板201分离的时间加长,影响分离效率。

如果磨头32的进给量太大,在靶材202与背板201分离过程中,对背板201的损耗也大,另外,对磨头32的损耗也大。如果磨头32的进给量太小,则将靶材202与背板201分离的时间加长,使得分离效果低下。

本实施例中,靶材与背板分离后,不仅可以将靶材201进行回收利用,背板202也可以回收利用,以节约成本。更进一步的,之所以将靶材202与载物台31进行接触,将背板201与磨头32进行接触,从而可以使得靶材202不被磨削而受损,或者,可以最大化的降低靶材202的损失量。上述各参数的设置,可以在提高分离效率的同时,最大化的减小背板的磨削量和最大化的减少磨床的损耗。因此,能够实现最大化的降低分离成本。

其他实施例中,所述载物台逆时针方向旋转,所述磨头顺时针方向旋转,也能实现靶材与背板的分离。

其他实施例中,只要满足载物台与磨头的旋转方向相反,也能将靶材与背板进行分离,也属于本发明的保护范围。

其他实施例中,在满足载物台与磨头的旋转方向相反的前提下,只要满足上述磨削面的型号、载物台的转速、磨头的转速、所述磨头进给量的至少一个条件,也能实现将靶材与背板进行分离,也属于本发明的保护范围。

其他实施例中,所述载物台与所述磨头的旋转方向相同,且,所述载物台与所述磨头的旋转速度不同也属于本发明的保护范围。

其他实施例中,所述载物台与所述磨头中至少一个旋转,另一个静止,也能够将靶材与背板进行分离,也属于本发明的保护范围。

其他实施例中,如果靶材组件中的背板具有背板凹槽,靶材嵌入背板凹槽,背板凹槽侧壁与靶材侧壁相对时。将这样的靶材组件放入磨床进行靶材与背板的分离操作。即使磨头与载物台的旋转方向不同,也不能实现靶材与背板的分离。因为,磨头对背板施加的一个方向的扭力与载物台对靶材施加的另一个方向的扭力已经被分散,到达靶材与背板焊接面的扭力已经非常小,不足以将靶材与背板进行分离。

因此,需要先将背板的凹槽侧壁车削去除,以使靶材露出,形成如图1所示的靶材组件。或者,先车削背板,使背板的尺寸等于或小于靶材的尺寸。再将车削后的靶材组件放入磨床,实现靶材与背板的分离,也属于本发明的保护范围。

虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不分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。

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