[发明专利]一种金属靶材焊接后整形方法及焊接方法

说明书

本发明提供一种金属靶材焊接后整形方法，所述方法通过在靶材组件的靶材上方依次设置缓冲垫和垫块后再进行加压整形，其中，所述缓冲垫的硬度为30～60HA，抗张强度为50～100kg/cm²，较好地缓解了整形过程中靶材表面瞬间承受很大压力，容易出现贯穿裂纹和开裂现象的问题，对靶材起到了较好的保护和缓冲作用，提高了靶材的良率；本发明还通过在整形之前先将靶材加热以及在靶材组件的背板下面设置垫圈，提高了整形机对靶材的整形效率和整形后靶材的平面度，具有较高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种金属靶材焊接后整形方法及焊接方法。

背景技术

溅射技术是半导体制造领域的常用工艺之一，随着溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。

靶材组件的制造方法有很多，早期主要采用钎焊的焊接方式，采用材质较为柔软的In、Sn及其合金焊料进行焊接，其工艺简单，但焊接强度较低(10MPa以内)，焊料熔点低，无法满足大功率溅射镀膜的需求。

因此，技术人员开发扩散焊的方法直接将靶材与背板进行扩散焊接，其中，热等静压(Hot Isostatic Press，简称HIP)焊接的靶材和背板在HIP焊接时，一般要先加压升温至要求的温度和压力，然后进行保温保压，保温保压过程靶材和背板进行充分扩散，保温保压结束后需要降温降压。在降温冷却过程中，产品会收缩，由于靶材和背板的材质不一样，热膨胀系数也不一样，导致在冷却过程中靶材和背板会产生较大的变形。两者膨胀系数差别越大，产品冷却过程中产生的变形也就越大。

针对靶材易变形这一技术难题，现有技术一般在焊接时在靶材与背板之间加入热膨胀系统介于两者之间的缓冲层或改进焊接工艺。

CN106702333A公开了一种靶材组件的制造方法，采用扩散焊的方式在靶材与背板之间加入热膨胀系统介于两者之间的缓冲层，起到应力缓冲的作用，从而使靶材组件由高温冷却至室温时靶材和缓冲层的扩散界面应力较小，一定程度上避免了靶材的断裂，但该方法需要针对不同的靶材材料与背板材料寻找不同材质的缓冲层材料，不具有普适性。

CN108468025A公开了一种铬平面靶材热等静压处理方法，该方法通过用陶瓷珠的热形变较小和流动性，使得靶材工件的形变降到最低，减少侧弯和形变，但该方法处理方法较为复杂，且靶材仍然会出现一定程度的形变，未考虑到对后期整形方法进行改进。

CN204342868U公开了一种粉末冶金扩散焊接靶材，通过在靶材与背板之间增加过渡层的方式使焊接后的靶材整体变形小，不开裂，但该靶材在焊接后仍然会产生形变，无法直接作为溅射靶材使用。

综上，焊接后靶材组件会产生一定的形变，而现有改进工艺仍然难以保障靶材的平整性以及良率，靶材变形情况改善较少，因此需要对变形后的靶材进行整形以保证靶材的平面度以及厚度均匀性。

但金属靶材为粉末冶金制作或由脆性金属材料制成，如W、WSi、TiAl、TaSi、CrSi等靶材，在焊接后由于与背板材料如铝合金或者铜合金等材料存在较大的热膨胀系数差异，产生较大的变形后如直接用压机对其进行整平，则由于金属靶材的脆性容易出现开裂或微裂纹的现象，导致金属靶材无法使用。

因此，需要开发一种新的普遍适用且良率高的金属靶材焊接后的整形方法，以保证靶材的平面度以及厚度均匀性。

发明内容