[发明专利]一种溅射钽环件凸台和环体的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶金技术领域，特别是涉及一种溅射钽环件凸台和环件的焊接方法。

背景技术

物理气相沉积（PVD）是半导体芯片生产过程中最关键的工艺之一，其目的是把金属或金属的化合物以薄膜的形式沉积到硅片或其他的基板上，并随后通过光刻与腐蚀等工艺的配合，最终形成半导体芯片中复杂的配线结构。物理气相沉积是通过溅射机台来完成的，溅射钽环件就是用于上述工艺中的一个非常重要的关键耗材，其在半导体工艺中的主要作用有两点：

第一：约束溅射粒子的运动轨迹，起到聚焦的作用；

第二：吸附溅射过程中产生的大的颗粒物，起到净化的作用。

溅射钽环件是由环件和焊接在环件上的凸台组成。目前，应用在半导体行业的溅射钽环件主要有两种结构，一种12，环件有7个凸台；一种8，环件有5个凸台，两种结构的焊接方法是一样的。

现有技术中，溅射钽环件的凸台与环件之间根据AMS  2681B标准进行焊接，即采用电子束焊接。电子束焊接必须在真空室完成，在环体上焊接七个凸台，一般的做法是：装配凸台（1个）、进真空室、抽真空、焊接、放气和出真空室，焊接7个凸台就需要循环以上工序7次，加工效率极低，对能源是很大的浪费。同时，在进行电子束焊接时，由于凸台不进行固定，导致电子束在起弧时，能量过于集中于一点，使凸台翘起，严重影响焊接质量，产生废品。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高加工效率，降低生产成本，提高焊接质量的溅射钽环件凸台和环件的焊接方法。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种溅射钽环件凸台和环件的焊接方法，其特征是：首先将凸台和环件分别酸洗，然后采用激光点焊的方法将所有凸台固定在环件上，用酸液进行表面处理，最后将固定好凸台的环件装夹在三爪卡盘上，通过W轴的旋转依次完成多个凸台的焊接。

上述酸洗是指采用体积比为5 ：3：1的HCl、HF和H₂SO₄的混合酸液中进行，酸洗时间控制在8—10分钟。

所述激光点焊是在氩气保护条件下进行。

所述激光点焊为凸台圆周上对称的四点。

所述激光点焊的焊接功率为3500KW。

所述激光点焊利用焊接保护气罩实现，所述焊接保护气罩为与凸台同轴的具有空腔结构的锥台，其侧面开有进气孔和出气孔，锥台通过定位板固定在环件上，凸台嵌入到空腔内。

用酸液进行表面处理是指在体积比为1：3的HF和HNO₃的混合酸液中进行处理，酸洗时间控制在5—8分钟。

本发明首先采用点焊的方法将所有凸台固定在环件上，然后再进行电子束焊接，这样只需要抽一次真空即可完成所有凸台的焊接，最大限度的简化了加工工艺，从而大大提高了加工效率，降低了加工成本，同时由于先将凸台全部固定，避免电子束焊接时凸台变形，减少了废品的产生，提高了加工质量。

附图说明

图1为溅射钽环件结构示意简图；

图2本发明中焊接保护气罩的结构示意简图。

具体实施方式

本发明的溅射钽环件凸台和环件的焊接方法，具体为：

1、焊接前表面处理，为了保证焊接质量，焊接前必须对环体和凸台进行酸洗处理，消除油污等杂质。上述酸洗是指采用体积比为5 ：3：1的HCl、HF和H₂SO₄的混合酸液中进行，酸洗时间控制在8—10分钟，彻底去除焊接装配处的污染及氧化。

2、激光点焊，激光点焊为凸台圆周对称四点（即相邻两点间的圆心角为90??），焊接功率3500KW：点焊时必须有气体保护，否则会出现严重氧化，所通气体为氩气。

本发明的激光电焊采用焊接保护气罩实现。所述焊接保护气罩为与凸台同轴的具有空腔1结构的锥台3，其侧面开有进气孔4和出气孔2，锥台3通过定位板5固定在环件上，凸台嵌入到空腔1内完成点焊，出气孔2为均布小孔，可确保焊接点完全的充足的气体保护。

3、用酸液进行表面处理， 在体积比1：3的HF和HNO₃的混合酸液中进行，酸洗时间控制在5—8分钟，彻底去除焊接点处的表面氧化。

4、电子束焊接，将固定好凸台的环件装夹在三爪卡盘，通过电子束W轴的旋转依次完成多个凸台的焊接。