专利名称：靶材的焊接检测方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种靶材的焊接检测方法。
技术背景
在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、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机台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。靶材组件是通过将靶材和背板材料焊接在一起形成的，需使其既可以可靠地安装在溅射机台上，同时又可以在磁场、电场作用下有效控制进行溅射。在溅射过程中， 由于靶材的工作环境比较恶劣，如果靶材与背板之间的结合度较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、并与结合的背板相脱落，使得溅射无法达到溅射均勻的效果，同时还可能会对溅射机台造成损伤。因此，对焊接后的靶材进行焊接质量检测是十分必要的。
现有对焊接后的靶材进行检测采用的是拉伸实验(Tensile test)，其是通过对靶材试样的抗拉强度的大小来推测产品焊接是否良好的检测手段。这种检测方法是一种破坏性的实验，破坏产品必然会增加成本；并且，这种检测方法具有局限性，因为通过拉伸实验只能检测实验部分的抗拉强度，不能很好地反映整个靶材的焊接情况。随着应用不断推广， 如何检测和评价焊接处质量，已成为目前无损检测领域的一个重要课题。
靶材和背板材料的形状通常都为平板状，靶材叠于背板之上(靶材与背板的焊接面还可添加焊料，这取决于不同的焊接方式)，两者焊接后形成平板型靶材组件。当然，根据用户的需求，靶材也可以制成其他形状，例如盘状、筒状等，同样，背板也不局限于平板状， 例如可以制成圆筒状。如此，将靶材与背板的形状相配合，两者焊接后可以形成具有开口的靶材组件，例如锅型靶材组件。对于锅型靶材组件的焊接处进行检测通常采用抽真空检测的方法。
图1是现有技术中对锅型靶材组件的焊接处进行检测的示意图。如图1所示，靶材101与背板102焊接形成锅型靶材组件，其中，背板102呈两端开口的筒状，构成所述锅型靶材组件的“锅壁”，靶材101呈一端开口另一端封闭的筒状，其开口与背板102的一端开口相配合，构成所述锅型靶材组件的“锅底”，而靶材101与背板102的配合处即为所述锅型靶材组件的焊接处103(焊接面呈环状)，两者经焊接后便形成图1所示的锅型靶材组件 (图1为剖面图)。对锅型靶材组件的焊接处103进行检测时，将锅型靶材组件开口向下置于检测台104之上，检测台104上设置有密封圈105(呈环状，一般为橡胶、树脂等材料)，通过密封圈105可将所述锅型靶材组件的开口密封，形成密闭空间100，之后由检测设备107 通过与检测台104连接的通道管106对所述密闭空间100抽真空(如图1中箭头所示)，同时环绕焊接处103喷吹氦气(He)，检测设备107通过检测渗入密闭空间100的氦气的含量判断焊接出103的焊接质量是否合格。所述检测设备107具体一般为真空检漏仪。
形成锅型靶材组件的靶材通常采用粉末冶金材料。粉末冶金材料(powder metallurgy material)是用粉末冶金工艺(粉末冶金工艺是一种以金属粉末为原料，经压制和烧结制成各种制品的加工方法)制得的多孔、半致密或全致密材料(包括制品)。粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理力学性能，如材料的孔隙度可控，材料组织均勻、无宏观偏析(合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不均勻现象)、可一次成型等。因此，粉末冶金材料被越来越多地用于制成靶材。
但是，上述抽真空检测的方法却并不适合粉末冶金材料的靶材所形成的锅型靶材组件的焊接检测，因为抽真空的过程会使冶金材料本体粉末被抽入到检测设备107中，由此对设备精度和使用寿命(造成检测设备的损坏)产生严重影响。
相关技术还可参考公开号为CN 101699278A的中国专利申请，该专利申请公开了一种无需破坏靶材，同时可以提高焊接质量检测的客观性和可靠性的靶材的检测方法。发明内容
本发明要解决的问题是提供一种靶材的焊接检测方法，以适合对由粉末冶金材料的靶材所形成的具有开口的靶材组件进行焊接检测，避免损坏检测设备以及影响设备检测精度。
为解决上述问题，本发明的技术方案提供一种靶材的焊接检测方法，包括
提供靶材与背板焊接后形成的具有开口的靶材组件；
将所述靶材组件的开口密封后形成密闭空间；
向所述密闭空间中充入气体；
通过在所述靶材组件的外侧焊接处检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格。
可选的，通过检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格包括判断单位检测时间内所充入气体的渗出量是否超过第一预设阈值，是则判定为该焊接处的焊接质量不合格，否则判定为该焊接处的焊接质量合格。
可选的，所述第一预设阈值为0. OlX KTatm · cc/s。
可选的，当所述密闭空间的气压达到第二预设阈值，则停止向所述密闭空间中充入气体。
可选的，所述第二预设阈值为latm。
可选的，所述靶材与背板的焊接方式为电子束焊接。
可选的，所充入的气体为惰性气体。
可选的，所述靶材为粉末冶金材料。
可选的，所述粉末冶金材料为钨钛合金或钨硅合金。
可选的，所述靶材组件为锅型靶材组件。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点
通过对靶材组件的开口进行密封，并向密封后所形成的密闭空间中充入气体，基于在所述靶材组件的外侧焊接处检测的气体渗出量判定焊接质量是否合格，从而能解决现有技术中冶金材料本体粉末进入检测设备的问题，由此避免了对检测设备造成损坏以及对检测精度的影响。
图1是现有技术中对锅型靶材组件的焊接处进行检测的示意图2是本发明实施方式提供的靶材的焊接检测方法的流程示意图3是本发明提供的靶材的焊接检测方法的实施例示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有技术中常用的抽真空检测的方式，对由粉末冶金材料的靶材所形成的锅型靶材组件进行焊接检测时，在抽真空的过程会使冶金材料本体粉末被抽入到检测设备中，从而对检测设备的精度和使用寿命(造成检测设备的损坏)产生严重影响。 而本发明的技术方案则采用充气泄露检测的方式检测锅型靶材组件的焊接质量是否合格， 其检测工艺简单易操作，解决了现有技术中冶金材料本体粉末进入检测设备的问题，由此能避免对检测设备造成损坏以及对检测精度的影响。
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方式
做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式
的限制。
图2是本发明实施方式提供的靶材的焊接检测方法的流程示意图。如图2所示， 本发明实施方式提供的靶材的焊接检测方法包括
步骤S201，提供靶材与背板焊接后形成的具有开口的靶材组件；
步骤S202，将所述靶材组件的开口密封后形成密闭空间；
步骤S203，向所述密闭空间中充入气体；
步骤S204，通过在所述靶材组件的外侧焊接处检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格。
下面以具体实施例对上述靶材的焊接检测方法作详细说明。
图3是本发明提供的靶材的焊接检测方法的实施例示意图。结合图2和图3，执行步骤S201，提供靶材201与背板202焊接后形成的具有开口的靶材组件。本实施例中， 所述具有开口的靶材组件具体为锅型靶材组件。参阅图3，提供的锅型靶材组件由靶材201 与背板202焊接形成，其中，背板202呈两端开口的筒状，构成所述锅型靶材组件的“锅壁”， 其材料可以为铜、铜合金铝、铝合金等；靶材201呈一端开口另一端封闭的筒状，其开口与背板202的一端开口相配合，构成所述锅型靶材组件的“锅底”，本实施例中，所述靶材为粉末冶金材料(即由粉末冶金材料制成)，所述粉末冶金材料为钨钛合金(W-Ti)或钨硅合金 (W-Si)，在其他实施例中，也可以为其他的粉末冶金材料，可根据实际情况确定。靶材201 与背板202的配合处即为所述锅型靶材组件的焊接处203(焊接面呈环状)，两者经焊接后便形成图3所示的锅型靶材组件(图3为剖面图)。由于对于不同的情况，采用不同的焊接方式所取得的焊接效果也不同，例如当对平板状的靶材和背板材料焊接成平板型靶材组件时，靶材叠于背板之上，靶材和背板的焊接面较大，一般采用扩散焊接或者钎焊的方式比较合适。因此，需要选择一种有效的焊接方式才能使靶材与背板实现可靠结合。本实施例中，靶材201与背板202的焊接方式为电子束焊接(EBW，Electron Beam Wielding)。电子束焊接技术是将高能电子束作为加工热源，用高能量密度的电子束轰击焊件接头处的金属，使其快速熔融，然后迅速冷却来达到焊接的目的。电子束焊接技术作为焊接整合领域的重要技术，目前已经越来越多地应用到各个工业制造和设计领域中。本实施例中，采用电子束焊接的方式可以使靶材与背板的结合更可靠，达到更好的焊接效果。
得到具有开口的靶材组件后，执行步骤S202，将所述靶材组件的开口密封后形成密闭空间200。步骤S202是对锅型靶材组件的焊接处203进行检测前的准备工作，具体地， 将锅型靶材组件开口向下置于检测台204之上，检测台204上设置有密封圈205(呈环状， 一般为橡胶、树脂等材料，例如Oring密封圈)，通过密封圈205可将所述锅型靶材组件的开口密封，形成密闭空间200。
然后执行步骤S203，向所述密闭空间200中充入气体。具体地，通过与检测台204 连接的通道管206(例如常用的蛇形管)对所述密闭空间200充入气体(如图3中箭头所示)。需要说明的是，向所述密闭空间200充入的气体的成分不能与大气中存在的气体成分相同，因为后续步骤中是通过检测单位检测时间内该气体的渗入量判定焊接质量的，而如果充入的气体的成分与大气中存在的气体成分相同，则无法准确判断测得气体的渗入量为多少，例如，大气中含量最多的为氮气和氧气，如果充入的气体为氮气或是氧气，便很难区分哪些是从所述密闭空间中渗出的气体，哪些是原本就是周围环境中存在的气体，因此无法准确检测出所充入气体的渗出量。此外，还需确保充入气体不会与靶材进行化学反应，从而影响靶材质量。因此，选择惰性气体进行检测可以使检测更为准确，避免误检，从而达到更佳的效果，一般常用氦气进行检测。本实施例中，所充入的气体为氦气。在其他实施例中， 也可以为其他惰性气体，例如氖气、氩气等，还可以是其他在大气中不存在且不会与靶材发生化学反应的气体。
执行步骤S204，通过在所述靶材组件的外侧焊接处检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格。具体地，通过检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格包括判断单位检测时间内所充入气体的渗出量是否超过第一预设阈值，是则判定为该焊接处的焊接质量不合格，否则判定为该焊接处的焊接质量合格。所述第一预设阈值为界定所述靶材组件的待检测焊接处的焊接质量是否合格的临界值，若单位检测时间内所充入气体的渗出量超过该临界值，则表明焊接效果不佳(例如焊接后留有细微的缝隙)，即焊接的质量不合格，若单位检测时间内所充入气体的渗出量小于或等于该临界值，则可认为焊接的质量合格。具体实施时，可以基于实际情况(例如检测设备的检测范围)对所述第一预设阈值进行设定。本实施例中，所述第一预设阈值设定为0. OlXlO-7Btm · cc/s (标准大气压·立方厘米/秒)。
具体检测时，可继续参阅图3，采用检测设备207在锅型靶材组件的外侧焊接处 203检测，所述检测设备207具有检测探头，将所述检测探头设置于“锅壁”外侧的焊接处 203的附近，对单位检测时间内所充入气体的渗出量进行监测。需要说明的是，检测设备 207不同于图1所示的检测设备107，因为检测设备107 —般具体为真空检漏仪，其具有对密闭空间抽真空的组件，正是由于抽真空的过程会使冶金材料本体粉末被抽入到检测设备 107中，所以会对检测设备107造成损坏以及影响该设备的检测精度，而检测设备207则不需要对密闭空间抽真空的组件，仅需要对特定气体(例如氦气)的渗出量进行测量即可，因此，不会发生损坏检测设备以及影响设备检测精度的问题。此外，检测设备207相对于检测设备107 —般也会具有更低的成本。
本实施例中，对焊接处203检测与步骤S203向所述密闭空间200中充入气体是同步进行的，具体地，在向密闭空间200中充入气体的同时便启动对检测时间的计时，当所述密闭空间200的气压达到第二预设阈值时，则停止向所述密闭空间200中充入气体，同时停止对检测时间的计时，然后基于这段检测时间内检测探头所监测到的所充入气体的渗出量便可以获得单位检测时间内所充入气体的渗出量的值，将该值与所述第一预设阈值进行比较则能够判定焊接处203的焊接质量是否良好。所述第二预设阈值是确定单位检测时间是否达到的临界值，在实际实施时，所述单位检测时间随着所充入气体的流量的不同而不同， 但是所充入气体的流量并不影响对单位检测时间内所充入气体的渗出量的测量，因为单位检测时间内所充入气体的渗出量的值反映的是靶材与背板的焊接处中漏孔(因焊接所造成的气体泄露的缺陷)的大小，其不会因所充入气体的流量的不同而有所变化。具体实施时，可以基于实际情况对所述第二预设阈值进行设定，本实施例中，将所述第二预设阈值设定为Iatm(标准大气压)。至于对密闭空间200的气压的测量，可通过在检测台204上设置气压感应器(图中未示出)实现，由所述气压感应器反馈密闭空间200的气压，当反馈的气压值达到第二预设阈值时，便可通过触发信号的方式停止对检测时间的计时。
需要说明的是，本实施例中，所述靶材的焊接检测方法的具体实施是以对由粉末冶金材料的靶材所形成的具有开口的靶材组件(例如为锅型靶材组件)进行焊接检测为例说明的，但是，该焊接检测方法同样可适用于由其他材料的靶材(例如铝、铝合金等)所形成的具有开口的靶材组件的焊接检测。
此外，本实施例中，对所述具有开口的靶材组件进行焊接具体又是以锅型靶材组件为例进行说明的，但本发明实施方式提供的靶材的焊接检测方法并不局限于锅型靶材组件，在其他实施例中，也可以适用于其他形状的具有开口的靶材组件。
综上，本发明实施方式提供的靶材的焊接检测方法，至少具有如下有益效果
通过对靶材组件(例如为锅型靶材组件)的开口进行密封，并向密封后所形成的密闭空间中充入气体，基于在所述靶材组件的外侧焊接处检测的气体渗出量判定焊接质量是否合格，从而能解决现有技术中冶金材料本体粉末进入检测设备的问题，由此避免了对检测设备造成损坏以及对检测精度的影响。
本发明虽然已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，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种靶材的焊接检测方法，其特征在于，包括提供靶材与背板焊接后形成的具有开口的靶材组件； 将所述靶材组件的开口密封后形成密闭空间； 向所述密闭空间中充入气体；通过在所述靶材组件的外侧焊接处检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格。
2.根据权利要求1所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，通过检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格包括判断单位检测时间内所充入气体的渗出量是否超过第一预设阈值，是则判定为该焊接处的焊接质量不合格，否则判定为该焊接处的焊接质量合格。
3.根据权利要求2所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所述第一预设阈值为 0. 01Xl(T7atm · cc/s。
4.根据权利要求1所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，当所述密闭空间的气压达到第二预设阈值，则停止向所述密闭空间中充入气体。
5.根据权利要求4所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所述第二预设阈值为 Iatm0
6.根据权利要求1所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所述靶材与背板的焊接方式为电子束焊接。
7.根据权利要求1所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所充入的气体为惰性气体。
8.根据权利要求1所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所述靶材为粉末冶金材料。
9.根据权利要求8所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所述粉末冶金材料为钨钛合金或钨硅合金。
10.根据权利要求1所述的靶材的焊接检测方法，其特征在于，所述靶材组件为锅型靶材组件。
全文摘要
一种靶材的焊接检测方法，包括提供靶材与背板焊接后形成的具有开口的靶材组件；将所述靶材组件的开口密封后形成密闭空间；向所述密闭空间中充入气体；通过在所述靶材组件的外侧焊接处检测所充入气体的渗出量判定焊接质量是否合格。本发明技术方案能解决对由粉末冶金材料的靶材所形成的具有开口的靶材组件进行焊接检测时，冶金材料本体粉末进入检测设备的问题，由此避免了对检测设备造成损坏以及对检测精度的影响。
文档编号G01M3/20GK102507102SQ20111033032
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者姚力军, 潘杰, 王学泽, 郑文翔 申请人:余姚康富特电子材料有限公司