[发明专利]铝靶材组件的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体溅射靶材制造领域，尤其涉及一种铝靶材组件的焊接方法。

背景技术

在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材、与靶材结合的背板构成。背板在靶材组件中起支撑作用，并具有传导热量的功效。

在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。具体为：靶材组件所处的环境温度较高，例如300℃至600℃；另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，而另一侧则处于10^-9Pa的高真空环境下，因此在靶材组件的相对二侧形成巨大的压力差；再者，靶材组件处在高压电场、磁场中，会受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材与背板之间的焊接强度较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、使得溅射无法达到溅射均匀的效果，严重时，靶材会脱落于背板对溅射基台造成损伤。

对于由铝靶材和铝背板构成的靶材组件而言，铝靶材和铝背板即使在常温也极易发生氧化，会在铝靶材和铝背板的表面形成致密的氧化铝膜。用现有的焊接方法焊接上述铝靶材和铝背板形成靶材组件时，焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接强度低、变形量大。如果铝靶材和铝背板氧化严重时，甚至无法实现焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是用现有的焊接方法焊接铝靶材和铝背板时，焊接效率低下，形成的靶材组件的焊接强度低、变形量大，甚至无法实现焊接，因此不能满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铝靶材组件的焊接方法，包括以下方法步骤：

提供铝靶材、铝背板和钛中间层；

将所述铝靶材、钛中间层、铝背板置于真空包套内并使所述钛中间层与所述铝靶材的待焊接面、铝背板的待焊接面贴合；

利用热等静压工艺将所述铝靶材、钛中间层、铝背板焊接在一起以形成铝靶材组件；

焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述铝靶材组件。

可选的，所述钛中间层为钛箔或钛粉层。

可选的，所述钛中间层为钛粉层，将所述钛粉撒在铝靶材的待焊接面上或铝背板的待焊接面上。

可选的，将所述铝靶材、钛中间层、铝背板置于真空包套之前还包括以下步骤：

采用机械加工的方法对所述铝背板的待焊接面进行图案化处理形成凸起结构。

可选的，所述钛中间层为钛箔，所述凸起结构插入所述钛中间层或者所述凸起结构依次插入所述钛中间层、铝靶材中。

可选的，所述钛箔的厚度为小于等于0.1mm。

可选的，所述利用热等静压工艺将铝靶材、钛中间层、铝背板焊接在一起的步骤包括：

使内部设置有所述铝靶材、钛中间层、铝背板的真空包套的外部环境温度为250℃～350℃、外部环境压强为150Mpa～180Mpa；

对位于所述环境温度、环境压强下的所述真空包套进行保温、保压3～5小时，以将所述铝靶材、钛中间层、铝背板焊接在一起。

可选的，所述真空包套是由厚度为1.0mm～3.0mm的铝材料焊接形成；

将所述铝靶材、钛中间层、铝背板置于真空包套后，将所述真空包套抽真空至真空度至少为10^-3Pa，再将所述真空包套密封。

可选的，形成所述凸起结构后、所述铝靶材、钛中间层、铝背板置于所述真空包套前，对所述铝背板的待焊接面、所述铝靶材的待焊接面、钛中间层表面进行清洗处理。

与现有技术相比，本发明的技术方案的优点在于：

通过真空包套的设置可以使得整个焊接过程是在真空环境下进行，从而防止铝靶材和铝背板的表面被氧化，而且，焊接过程中，钛中间层中的钛原子很容易的扩散至铝靶材与铝背板中，因此，本发明的技术方案能够实现铝靶材与铝背板的焊接，而且焊接效率较高，焊接形成的铝靶材组件具有较高的焊接强度；另外，钛中间层还可以避免或减少焊接应力，使形成的铝靶材组件不易变形能够满足长期稳定生产和使用铝靶材组件的需要。

附图说明

图1是本发明具体实施例的铝靶材组件的焊接方法的流程示意图；

图2是本发明的实施例一的铝靶材组件组成部分的结构示意图；

图3是本发明实施例一的铝背板的待焊接面形成的螺纹图案的平面放大示意图；

图4是图3沿AA方向的截面放大示意图；

图5是本发明实施例一的铝靶材、铝背板、钛中间层一起置于真空包套内进行热等静压工艺的示意图。