專利名稱：靶材結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及靶材結構的制作方法。
背景技術：
一般，靶材組件是由符合濺射性能的靶材和與所述靶材結合、具有一定強度的背板構成。所述背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并可以傳導熱量。 在濺射過程中，所述靶材組件的工作環境比較惡劣，例如，靶材組件工作溫度較高；而且，靶材組件的一側施加冷卻水強冷，而另一側則處于IO-9Pa的高真空環境下，由此在靶材組件的相對二側形成巨大的壓力差；再者，靶材組件處在高壓電場、磁場中，會受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環境下，如果靶材組件中靶材與背板之間的結合強度不高，靶材在受熱條件下可能變形、開裂，可能與結合的背板相脫落，使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會對派射基臺造成損傷。因此需要一種有效的焊接方式，以使得靶材與背板實現可靠結合，滿足長期穩定生產、使用靶材的需要。異種金屬焊接是靶材生產過程中非常關鍵的一道工序，不同的靶材需要使用不同的焊接方法焊接。以鑰或鑰合金靶材為例，鑰或鑰合金因為其特殊的物理化學性質，與現今流行的各種焊料(例如銦In、錫Sn)均沒有很好的結合性能，結合強度不高，目前一般的處理方法就是采用釬焊方式將鑰或鑰合金靶材與異種金屬背板(可以是包括銅或銅合金的銅基合金背板，或者是包括鋁或鋁合金的鋁基合金背板)直接進行焊接。有關靶材的異種金屬焊接的相關技術另可參閱專利申請號為200610146033. 2、發明名稱為“一種釬焊方法” 的中國專利文件。釬料包括低溫釬料和高溫釬料。鑰或鑰合金與低溫釬料難以浸潤融合，會造成鑰或鑰合金靶材與背板的焊接結合強度不高；而使用高溫釬料對所述靶材與銅或銅合金背板進行焊接時，銅或銅合金背板又容易氧化，焊縫抗拉強度低，焊接質量不穩定，達不到半導體靶材的要求。

發明內容
本發明解決的問題是將鑰或鑰合金靶材與背板直接焊接結合強度不高，達不到半導體靶材的要求。為解決上述問題，本發明提供一種靶材組件的制作方法，包括提供靶材，所述靶材為鑰或鑰合金；對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝；對所述靶材的待焊接面進行活化處理；對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理；利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。
可選的，在對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝之前還包括拋光所述靶材的待焊接面的步驟?？蛇x的，對所述靶材的待焊接面進行活化處理的活化劑是體積百分比濃度為 20% 40%的硝酸溶液。可選的，對所述靶材的待焊接面進行活化處理時間為20s 40s。可選的，對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理包括提供金屬件，所述金屬件能將鋅置換出來；將所述金屬件進行酸洗處理；將酸洗處理后的所述金屬件進行浸鋅處理；將浸鋅處理后的所述金屬件與所述靶材的待焊接面進行摩擦?？蛇x的，所述酸洗處理的酸洗處理劑為氫氟酸、硝酸和水的混合物，其中，氫氟酸硝酸水的體積比為(I : 3 : 4) (3 : 5 : 4)。可選的，所述酸洗處理時間為30s 40s?？蛇x的，所述浸鋅處理時間為50s 70s?？蛇x的，所述化學鍍的施鍍時間為60min 80min。可選的，所述化學鍍的化學鍍液的溫度為86°C 90°C?？蛇x的，所述化學渡的化學鍍液的化學鍍液的pH值為4. 6 4. 8。可選的，所述化學鍍的金屬鍍層的厚度為6 μ m 10 μ m?？蛇x的，所述金屬鍍層的材料為鎳。可選的，所述背板材料包括銅、鋁、含有銅或鋁的合金。與現有技術相比，本發明具有以下優點在鑰或鑰合金靶材的待焊接面上化學鍍形成金屬鍍層，利用金屬鍍層作為中間媒介，使得靶材與背板焊接后實現二者的牢固結合， 具有較高的結合強度。本發明摸索出了一條穩定的在鑰或鑰合金靶材的待焊接面用化學鍍方法鍍金屬層的工藝流程，并實現了工業化生產。


圖I是本發明一個實施例制作靶材結構的流程示意圖；圖2至圖7為根據圖I所示流程制作靶材結構的示意圖；圖8是本發明一個實施例對靶材進行引鍍處理的流程示意圖；圖9是本發明的另一個實施例制作靶材結構的流程示意圖；圖10至圖12為根據圖8所示流程引鍍處理的示意圖。
具體實施例方式現有鑰或鑰合金靶材組件的制作是將鑰或鑰合金與異種金屬(例如銅、銅合金、 鋁或鋁合金)背板直接焊接，這樣會造成二者焊接質量不穩定(例如焊接結合強度較弱)， 達不到半導體靶材要求。本發明的實施例提供一種靶材組件的制作方法，圖I是本發明一個實施例制作靶材結構的流程示意圖。如圖I所示，
步驟S11，提供靶材，所述靶材為鑰或鑰合金；步驟S12，對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝；步驟S13，對所述靶材的待焊接面進行活化處理；步驟S14，對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理；步驟S15，利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；步驟S16，將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。下面結合附圖對于上述實施例進行詳細說明。結合圖I和圖2所示，如步驟Sll所述，提供靶材，所述靶材為鑰或鑰合金。提供靶材20，所述靶材20包括待焊接面200。在本實施例中，所述靶材的材料可以是純度為90%或以上的鑰或鑰合金。例如為3N5(99. 95% )、4N5(99. 995% )或 5N(99. 999%)。另外，靶材的形狀，根據應用環境、濺射設備的實際要求，可以為圓形、矩形、 環形、圓錐形或其他類似形狀(包括規則形狀和不規則形狀)中的任一種，本實施例中以直徑為310mm的圓形靶材為例，厚度為12mm，厚度會在設計尺寸上加I毫米至3毫米的加工余量，增加加工余量的目的是對形成靶材組件之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。接著執行步驟S12，對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝。對靶材的待焊接面進行噴砂工藝的作用主要是使得靶材在進行化學鍍時待焊接面所形成的金屬鍍層是一個不連續的金屬鍍層，同時可以降低金屬鍍層的表面張力、增加靶材的待焊接面的粗糙度，提高金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力，使得金屬鍍層不容易從靶材的待焊接面上脫落。噴砂是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料，如銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂，高速噴射到需要處理的鑰或鑰合金的待焊接面，使鑰或鑰合金的待焊接面的微觀形貌發生變化，在噴料對鑰或鑰合金的待焊接面的沖擊和切削的作用下，使鑰或鑰合金的待焊接面被清潔和具有一定的粗糙度，使鑰或鑰合金的待焊接面的機械性能、抗疲勞性獲得提高，增加鑰或鑰合金的待焊接面和金屬鍍層之間的附著力，延長金屬鍍層的耐久性。影響噴砂工藝質量的主要因素有砂粒材料、砂粒大小、空氣壓力、噴射角度、噴射距離。任何一個參數的變化都會不同程度地影響噴砂工藝的效果，其中對于砂粒材料、砂粒大小、空氣壓力尤其重要。本實施例中選擇每平方英寸內含有46粒白剛玉的46號白剛玉作為使用的砂粒。 之所以使用46號白剛玉，與鑰或鑰合金的硬度較大有關。將46號白剛玉倒入噴砂機，噴砂機空氣壓力范圍控制在O. 4MPa O. 6MPa，空氣壓力若大于O. 6MPa，則噴砂的動力太大，使鑰或鑰合金靶材的待焊接面坑的平均深度(深度要求為6 μ m 10 μ m)加大，影響后續的金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力。如果空氣壓力小于O. 4MPa，則噴砂的動力不足，使靶材的待焊接面坑的平均深度太小，同樣影響后續的金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力。本實施例中，噴砂槍的噴嘴到靶材的待焊接面的距離范圍為IOcm 15cm，噴嘴噴出46號白剛玉的方向與靶材的待焊接面的夾角為非垂直夾角關系(即除了 90度，其它小于180度的夾角均可)，較佳角度范圍為30度 60度，這樣噴砂的均勻性和覆蓋范圍更有保證。如圖3所示，噴砂工藝后在鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200形成平均深度為 6 μ m 10 μ m的粗糙層。
在步驟S12中，可以將鑰或鑰合金靶材的全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行噴砂工藝處理。進一步優化地，在噴砂工藝之后還可以對鑰或鑰合金靶材的全部表面或者是待焊接面進行清洗，比如可以采用去離子水或者純凈水進行清洗，清洗時間為Imin 2min。接著執行步驟S13，對所述靶材的待焊接面進行活化處理。本發明人發現，對靶材的待焊接面進行活化處理可以使靶材的待焊接面的化學鍍金屬層工藝順利進行，因為，對靶材的待焊接面進行活化處理增大了靶材的待焊接面的活化能，使靶材的待焊接面的反應活性增強，增加靶材的待焊接面的化學鍍金屬層的速度，避免金屬鍍層與靶材的待焊接面結合不牢的嚴重問題?；罨瘎┑倪x擇與靶材材料有關，只要能增加靶材的待焊接面的活化能、使得靶材的待焊接面的反應活性增強的活化劑都可以。在本實施例中，在鑰或鑰合金靶材上化學鍍鎳金屬層為例，如圖4所示，對鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200活化處理采用活化劑21為20% 40%的硝酸溶液，是由分析純的濃硝酸溶液與水按照體積比為(I : 4) (I : 2.5)配制而成，該活化劑21在容器23 中，活化時間為20s 40s。活化時間如果小于20s，活化劑沒有起到完全活化的作用；如果活化時間大于40s，硝酸溶液會腐蝕鑰或鑰合金靶材。在執行步驟S13中，可以將鑰或鑰合金靶材全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行活化處理。接著對所述活化處理后的靶材的待焊接面進行清洗處理。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗靶材的待焊接面Imin 2min，目的是為了將靶材的待焊接面的酸液清洗干凈，防止殘留在靶材的待焊接面的酸液污染后續的化學鍍液?？梢詫㈣€或鑰合金靶材全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行清洗處理。接著執行步驟S14，對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理。由于鑰或鑰合金屬于鈍性金屬，發明人發現，對鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行引鍍處理可以進一步增大靶材的待焊接面的活化能，使靶材的待焊接面的反應活性增強并且提供化學鍍反應的啟動動力，使得靶材的待焊接面的化學鍍金屬層反應快速進行。圖8是本發明一個實施例對靶材進行引鍍處理的流程示意圖，具體包括如下步驟步驟S141，提供金屬件，所述金屬件能將鋅置換出來；步驟S142，將所述金屬件進行酸洗處理；步驟S143，將酸洗處理后的所述金屬件進行浸鋅處理；步驟S144，將浸鋅處理后的所述金屬件與所述靶材的待焊接面進行摩擦。圖10至圖12為根據圖8所示流程引鍍處理的示意圖。首先執行步驟S141，提供金屬件，所述金屬件能將鋅置換出來。本實施例中優選純鋁、高純鋁或者是高純鋁合金，例如為3N5(99. 95 % )、 4N5 (99. 995% )或5N(99. 999% )。上述鋁件的形狀根據化學鍍的實際要求，可以為線狀、 條狀、棒狀、管狀、桿狀或其他類似形狀(包括規則形狀和不規則形狀)中的任一種，之所以選擇鋁，是因為鋁較其他金屬更常見、成本比較低和可塑性強等優點。如圖10所示，本實施例中，金屬件101為鋁，長度為20 30cm，直徑為3 5mm。接著執行步驟S142，將所述金屬件進行酸洗處理。
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所述酸洗處理的目的是去除金屬件表面的氧化物，對金屬件進一步活化，提高金屬件表面的活化能，增加金屬件浸鋅處理的速度。金屬件經過酸洗，使得后續的浸鋅處理得到的浸鋅層均勻致密。酸洗處理劑的選擇與金屬件的材料與形狀有關，只要能進一步增加金屬件的活化能、使金屬件表面的反應活性增強的酸洗劑都可以。本實施例中，如圖10所示，用對金屬件101進行酸洗處理具體為，配制好的酸洗處理劑102在容器103中，將金屬件101的三分之一至二分之一處浸泡在所述酸洗處理劑102 中進行酸洗處理。所述酸洗處理劑102為氫氟酸、硝酸和水的混合物，氫氟酸硝酸水的體積比為(I : 3 : 4) (3 : 5 : 4)。所述酸洗處理時間為30s 40s。酸洗處理時間如果小于30s，則酸洗處理劑102沒有起到完全活化的作用；如果酸洗處理時間大于40s，酸洗處理劑102會腐蝕鑰或鑰合金靶材。將所述酸洗處理的金屬件101進行清洗。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗金屬件101表面Imin 2min，目的是為了將金屬件101表面的酸液清洗干凈，防止殘留在鋁件表面的酸液會污染后續的浸鋅液。接著執行步驟S143，將酸洗處理后的所述金屬件進行浸鋅處理。當經過酸洗的金屬件浸入鋅液以后，存在于表面上的氧化膜就溶解；并且，一旦下面有金屬件的金屬基體暴露出來，立即被鋅所置換。所述金屬件表面就會被極薄的鋅層所完全覆蓋，被置換的鋅薄膜將與靶材的待焊接面進行摩擦，使得鑰或鑰合金靶材的待焊接面活性進一步增強，可以使得鑰或鑰合金靶材進行化學鍍反應。在浸鋅過程中金屬件與溶液中所含的絡合物離子[Zn(OH)4]2-中的中心鋅離子發生置換反應，形成高度彌散在金屬件表面的鋅晶粒，由鋅晶粒組成的一層高度彌散的均勻、 細致，顏色呈青灰色的膜層，即為鋅層。上述置換反應在形成一層致密的鋅層時會逐漸停止。具體原因為金屬件表面在浸鋅液中處于活化狀態，放出電子，金屬件表面的電勢進一步負移，使金屬件表面具有了更高的電化學活性。在浸鋅溶液中所發生的基本反應是金屬件的溶解及鋅的沉積。以鋁為例，所述金屬件與浸鋅溶液中的鋅的沉積的具體反應式為陰極[Zn (OH) 4] 2_ — Zn2++40FZn2++2e — Zn由于鋅和鋁的電極電勢比較接近，添加絡合劑，可以使置換反應緩慢而均勻進行， 能在鋁件上沉積一層結合力好、細小、致密、均勻的鋅層。本實施例中，還在浸鋅溶液中加入少量的鐵鹽、鎳鹽(用酒石酸鉀鈉絡合后加入)，使鐵離子、鎳離子與鋅離子共沉積，以改善鋅與金屬件基體的結合力，并提高耐蝕性。在浸鋅的過程中，浸鋅溶液的組成、浸鋅液溫度和浸鍍時間對鍍鋅層有著重要的影響。作為一個實施例，如圖11所示，浸鋅液105采用上海新陽半導體材料股份有限公司制造的鋁件浸鋅液SYC212。在室溫的條件下，將鋁件101的三分之一部分浸入到浸鋅液105 中，所述浸鋅液105盛在容器106中，當鋁件101的表面形成很薄的鋅層104時，浸鋅反應就終止了。浸鋅處理的溫度大于室溫，易引起鋁件101的變形；浸鋅處理的溫度小于室溫， 則鋁件101不易被鋅置換出來。本實施例中，浸鋅處理的時間為50s 70s。浸鋅時間大于 70s，會造成浸鋅處理時間的浪費；浸鋅時間小于50s，會造成浸鋅反應不充分，鋁件101的表層還沒有被鋅完全置換出來。
之后，可選地，可以將所述浸鋅處理的金屬件進行清洗。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗金屬件表面Imin 2min，目的是為了將金屬件表面的浸鋅液清洗干凈。步驟S144，將浸鋅處理后的所述金屬件與所述靶材的待焊接面進行摩擦。將浸鋅處理后的所述金屬件與所述鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行摩擦是為了使鋅進入鑰或鑰合金靶材的待焊接面，以便增大靶材的待焊接面的活化能，使靶材的待焊接面的反應活性增強并且提供后續的化學鍍反應的啟動動力，來使得鑰或鑰合金靶材的待焊接面的化學鍍金屬層反應進行。在本實施例中，結合圖5和圖12所示，在化學鍍工藝之前，將浸鋅處理后的鋁件 101在盛有化學鍍液107的化學鍍槽108中對將要進行化學鍍處理的鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200進行摩擦，使鋅層104中的鋅進入鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200，把起到催化劑作用的鋅引入鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200，直到鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200在化學鍍液107中有劇烈的反應。上述是對所述鑰或鑰合金靶材的引鍍處理的具體步驟，同噴砂工藝、活化處理一樣，都為化學鍍處理的前處理步驟，在步驟S14中，可以將鑰或鑰合金靶材全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行引鍍處理。下面說明本實施例的化學鍍處理步驟。接著執行步驟S15，利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層。金屬鍍層22的材料可以是鎳金屬，但并不以此為限，在其他實施例中，金屬鍍層22 也可以采用其他的金屬。結合圖I和圖6所示，在本實施例中，采用化學鍍鎳工藝，在靶材20的待焊接面 200上形成金屬鍍層22，金屬鍍層22為鎳金屬鍍層。具體工藝包括將活化后的鑰或鑰合金焊接靶材的所有表面浸入化學鍍槽里的化學鍍液中，所述化學鍍槽和化學鍍液都為上海新陽半導體材料股份有限公司制造。所述化學鍍液中含有鎳離子，在本實施例中，提供金屬鎳離子的可溶性鎳鹽為硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)，其相對分子質量為280. 88，綠色結晶，100°C 時在IOOg水中的溶解度為478. 5g，配成的溶液為深綠色，pH值為4. 5。本實施例中，化學鍍鎳溶液配方中硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)的濃度維持在20 40g/ L，或者說含Ni 4 8g/L。硫酸鎳(NiSO4 ·7Η20)的濃度過高，會導致有一部分游離的Ni2+ 存在于化學鍍液中時，化學鍍液的穩定性下降，得到的金屬鍍層常常顏色發暗，且色澤不均勻；硫酸鎳(NiSO4 · 7Η20)的濃度過低，化學鍍液的鍍速(化學鍍液的沉積速度)下降而且形成的金屬鍍層不夠致密。化學鍍液中還包括還原劑。本實施例所述還原劑為次磷酸鈉，它含有兩個或多個活性氫，還原Ni2+就是靠還原劑的催化脫氫進行的。用次磷酸鈉得到Ni-P合金鍍層，而且 Ni-P合金鍍層性能優良。隨著次磷酸鹽濃度的增加，鎳的沉積速度上升，但次磷酸鹽的濃度也有限制，它與硫酸鎳濃度的摩爾比，不應大于4，否則容易造成金屬鍍層粗糙，甚至誘發化學鍍液瞬時分解。本實施例中次磷酸鈉的含量為20 40g/L。這樣才能保證化學鍍液既有最大的沉積速度，又有良好的穩定性?；瘜W鍍鎳工藝的影響因素主要包括化學鍍液的溫度、化學鍍液的pH值、化學鍍液的裝載量和施鍍時間。化學鍍液的沉積速度隨溫度升高而增快，一般溫度每升高10°C，沉積速度就加快一倍；但需要指出的是，化學鍍液溫度過高，又會使化學鍍液不穩定，容易發生自分解。溫度除了影響化學鍍液沉積速度之外，還會影響金屬鍍層的質量，溫度升高，化學鍍液沉積速度快，金屬鍍層中含磷量下降，金屬鍍層的應力和孔隙率增加，耐蝕性能降低。本實施例中，所述化學鍍液的溫度為86°C 90°C。另外，化學鍍鎳過程中溫度控制均勻十分重要，最好維持溶液的工作溫度變化在±2°C內，若施鍍過程中溫度波動過大，會產生片狀金屬鍍層，影響金屬鍍層的結合力?；瘜W鍍液的pH值對化學鍍液的沉積速度及金屬鍍層含磷量具有重大的影響。隨 PH值上升，鎳的沉積速度加快，同時金屬鍍層的含磷量下降。PH值變化還會影響金屬鍍層中應力分布，PH值高的鍍液得到的金屬鍍層含磷低，表現為拉應力，反之，pH值低的鍍液得到的金屬鍍層含磷高，表現為壓應力。對每一個具體的化學鍍鎳溶液，都有一個最理想的PH 值范圍。例如，在本實施例中，pH范圍為4. 6 4. 8。而化學鍍鎳施鍍過程中，隨著Ni-P合金鍍層不斷的沉積，H+不斷生成，化學鍍液的 PH值不斷下降，因此，生產過程中必須及時調整，維持化學鍍液的pH值，使其波動范圍控制在±0. 2范圍之內。調整化學鍍液pH值，一般使用稀釋過的氨水(通常情況下，用40ml分析純的氨水稀釋至100ml，也可以用其他濃度的氨水，只要使得溶液的總pH值在4. 6 4. 8 范圍內)或氫氧化鈉(通常情況下，以lmol/1的NaOH作為粗調，O. lmol/1的NaOH作為微調，也可以用其他濃度的氫氧化鈉溶液，只要使得溶液的總pH值在4. 6 4. 8范圍內)，調整化學鍍液的PH值要在攪拌的情況下進行。化學鍍液的裝載量在O. 5dm2/L I. 5dm2/L。裝載量過大，即催化表面過大，則沉積反應劇烈，易生成亞磷酸鎳沉淀而影響化學鍍液的穩定性和金屬鍍層性能；裝載量過小， 化學鍍液中微小的雜質顆粒便會成為催化活性中心而引發沉積，容易導致化學鍍液分解。本實施例中，化學鍍的施鍍持續時間可以為60min 80min，此時金屬鍍層質量最佳，所得金屬鍍層光亮，胞狀組織均勻致密，耐腐蝕性強，并具有較高的硬度，鑰或鑰合金靶材的待焊接面所鍍金屬鍍層的厚度為6 μ m 10 μ m，所述金屬鍍層為鎳金屬鍍層。然后將所述鑰或鑰合金靶材取出，進行清洗。包括將所述鑰或鑰合金靶材取出， 以純凈水或者去離子水清洗，可以將鑰或鑰合金靶材全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行清洗處理；在純凈水或者去離子水中浸潤，烘干。所述在純凈水或者去離子水中浸潤的時間為Irnin 3min，溫度為35°C 45°C ;然后將清洗后的鑰或鑰合金靶材取出， 用氣槍吹干。在其他實施例中，也可以對其進行空干或者是風干。特別地，若化學鍍鎳后，鑰或鑰合金靶材不是直接與背板釬焊而需存儲一段時間時，還可以包括將清洗后的電鍍有金屬鍍層的鑰或鑰合金靶材予以真空包裝的步驟。鑰或鑰合金靶材表面(包括待焊接面)如果不進行真空包裝，暴露于外界環境下， 會出現例如氧化、受潮等問題，使得鑰或鑰合金靶材難以發生濺射，并且容易發生電弧放電，因而會造成濺射鍍膜的質量下降。上述情況最終會造成產品合格率及生產效率下降。上述真空包裝可以是單層包裝，也可以對鑰或鑰合金靶材進行多層包裝。需要說明的，金屬鍍層既可以形成在鑰或鑰合金靶材的各個表面上(圖未示)，用機械加工的方法將除待焊接面以外的其他金屬鍍層去除；也可以僅形成在鑰或鑰合金靶材的待焊接面上。如果金屬鍍層形成在鑰或鑰合金靶材的各個表面上，則對鑰或鑰合金靶材進行化學鍍之前需要將鑰或鑰合金靶材的各個表面進行噴砂處理、活化處理和引鍍處理；如果金屬鍍層僅形成在鑰或鑰合金靶材的待焊接面上，僅對待焊接面以外的其他表面進行保護，使得其他表面不進行上述一系列操作。前者比后者方案成本低。接著執行步驟S16，將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。結合圖I和圖7所示，提供背板24，對靶材20和背板24進行焊接，本實施例采用釬焊，將靶材20焊接至背板24形成靶材組件。背板24的材料與所述靶材20的材料不同。在上述步驟S16中，具體可以包括對鑰或鑰合金靶材20進行預熱，將釬料均勻分布在鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200上；對銅或銅合金背板24的待焊接面進行打磨處理，并進行預熱，將釬料均勻分布在銅或銅合金背板24的待焊接面上；讓鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200 (待焊接面200具有金屬鍍層22，所述金屬鍍層22為鎳金屬鍍層)與銅或銅合金背板24的待焊接面接觸，在高溫高壓作用下，將鑰或鑰合金靶材20焊接至銅或銅合金背板24形成靶材組件?？梢酝浦?，由于步驟S16中，在鑰或鑰合金靶材20的待焊接面200上已形成有易與銅或銅合金相結合的金屬鍍層22，利用金屬鍍層22作為中間媒介，經過釬焊作業，可以使得鑰或鑰合金靶材20牢固的結合在銅或銅合金背板24上，符合靶材組件的制作要求。下面對本發明的另一個實施例做詳細的說明。與上一個實施例的不同之處是在提供鑰或鑰合金靶材的步驟(參考圖I的步驟Sll)之后和對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝(參考圖I的步驟S12)之前增加了拋光處理的工藝步驟?？梢允购罄m的處理步驟效果更好，進而使得鑰或鑰合金靶材與靶背之間更好的結合。圖9是本發明的另一個實施例制作靶材結構的流程示意圖，參考圖9，包括如下步驟步驟S91，提供靶材，所述靶材為鑰或鑰合金；步驟S92，對所述靶材的待焊接面進行拋光處理；步驟S93，對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝；步驟S94，對所述靶材的待焊接面進行活化處理；步驟S95，對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理；步驟S96，利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；步驟S97，將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。下面結合附圖對于上述實施例進行詳細說明。結合圖9和圖2，如步驟S91所述，提供靶材，所述靶材為鑰或鑰合金。具體對靶材的要求可以參考上一個實施例中提供的靶材20。接著執行步驟S92，對所述靶材的待焊接面進行拋光處理。對所述鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行拋光處理目的是將該靶材的氧化皮去除并且使得該靶材的待焊接面平整光亮。對所述鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行拋光處理可以采用打磨、車床或者是車削等機械加工方法。本實施例中，對所述鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行拋光處理是用由粗到細的水性砂紙來進行打磨的。具體來說，首先使用粗砂紙(本實施例為160#水性砂紙) 打磨靶材的表面(將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行拋光處理)，打磨時間一般可以為IOmin左右；然后使用細砂紙(本實施例為400#水性砂紙)繼續打磨靶材的表面 (將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行拋光處理)，打磨時間一般可以為5min lOmin，這樣就可以得到平整光亮的磨面。在打磨時，水性砂紙貼在砂輪機的轉盤上，按住靶材(把需要打磨的表面朝向砂紙)在砂紙上磨。砂輪機轉速可以為400 500轉/分鐘 (r/min)。進一步優化地，還可以在拋光之后對所述靶材的待焊接面進行清洗；對拋光處理后的靶材進行清洗是為了清洗粉塵和污潰(將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行清洗)。具體過程為常溫中，用大量的純凈水或者去離子水將靶材的待焊接面沖洗 3min 5min,然后吹干。接著執行步驟S93，對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝。對靶材的待焊接面進行噴砂工藝的作用主要是使得鑰或鑰合金靶材在進行化學鍍時待焊接面所形成的金屬鍍層是一個不連續鍍層，降低金屬鍍層表面張力、增加靶材的待焊接面的粗糙度，提高金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力，使得金屬鍍層不容易從靶材的待焊接面上脫落。具體對鑰或鑰合金靶材的噴砂工藝要求可以參考上一個實施例。需要說明的是，在執行步驟S93中，將鑰或鑰合金靶材全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行噴砂，進一步優化地，還可以對噴砂后的所述靶材的待焊接面進行清洗；具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗靶材的待焊接面5min lOmin，目的是為了將靶材的待焊接面的砂粒清洗干凈(將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行清洗)。接著執行步驟S94，對所述靶材的待焊接面進行活化處理。在本實施例中，在鑰或鑰合金的靶材上化學鍍鎳之前，對鑰或鑰合金活化處理采用為20% 40%的硝酸溶液，即分析純的濃硝酸溶液與水的體積比為(I 4) (I 2. 5)，活化時間為20s 40s。具體過程可以參考上一個實施例，本實施例中，可以對靶材的待焊接面進行活化處理，也可以對靶材的各個表面進行活化處理。接著對所述靶材的待焊接面進行清洗處理。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗靶材的待焊接面Imin 2min，目的是為了將靶材的待焊接面的酸液清洗干凈，防止殘留在靶材的待焊接面的酸液污染后續的化學鍍液?？梢詫胁娜勘砻婊蛘邇H將靶材的待焊接面進行清洗。接著執行步驟S95，對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理。對所述鑰或鑰合金靶材進行引鍍處理的作用是為了進一步增大靶材的待焊接面的活化能，使靶材的待焊接面的反應活性進一步增強并且提供化學鍍反應的啟動動力，使得靶材待焊接面的化學鍍金屬鍍層反應順利進行。本實施例具體過程可以參考上一個實施例。需要說明的是，在執行步驟S95中，可以將鑰或鑰合金靶材全部表面或者僅將鑰或鑰合金靶材的待焊接面進行引鍍處理。接著執行步驟S96，利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層。本實施例中，利用化學鍍工藝，在鑰或鑰合金靶材上的待焊接面形成金屬鍍層，所述金屬鍍層為鎳金屬鍍層。需要說明的是，本實施例在鑰或鑰合金靶材的各個表面上形成金屬鍍層，需要用機械拋光的方法去除靶材待焊接面以外的其他金屬鍍層。接著執行步驟S97，將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。本實施例中，是將化學鍍鎳后的鑰或鑰合金靶材焊接至銅或銅合金背板，具體參考上一個實施例中的S16步驟。下面以3N5、4N5或5N的鑰或鑰合金靶材為例來說明本發明的工藝步驟及結果(I)將鑰或鑰合金靶材(直徑為310mm，厚度為12mm)的各個表面進行拋光處理； 首先使用160#水性砂紙打磨該靶材的各個表面lOmin，然后使用400#水性砂紙繼續打磨該靶材的各個表面8min，這樣可以得到平整光亮的磨面；(2)將打磨后的鑰或鑰合金靶材的各個表面用純凈水或者去離子水清洗5min，吹干;(3)對干燥后的所述鑰或鑰合金靶材各個表面進行噴砂工藝；采用46號白剛玉， 空氣壓力為O. 4MPa，噴砂槍的噴嘴到該靶材各個表面的距離為15cm，噴嘴噴出46號白剛玉的方向與靶材各個表面的夾角為60度，噴砂后在靶材各個表面形成平均深度為8 μ m的粗
糙層；(4)用純凈水或者去離子水沖洗該鑰或鑰合金靶材各個表面5min ；(5)把所述鑰或鑰合金靶材的全部浸泡在40%硝酸溶液中進行活化，活化時間為 30s ；(6)將活化后鑰或鑰合金靶材用純凈水沖洗靶材各個表面2min ；(7)將純凈水洗后的鑰或鑰合金靶材的各個表面進行引鍍處理，具體步驟為包括(71)提供鋁件，所述鋁件長度為30cm，直徑為5mm ；(72)將所述鋁件用氫氟酸、硝酸和水的混合液進行酸洗處理，所述氫氟酸硝酸水=I : 3 : 4(體積比)，所述酸洗處理的時間為40s ；(73)將上述酸洗處理的鋁件用純凈水沖洗表面Imin ；(74)將清洗后的所述鋁件進行浸鋅處理，所述浸鋅液為上海新陽半導體材料股份有限公司制造的浸鋅液SYC212，具體為室溫中，在SYC212浸鋅液中將鋁件的三分之一浸入在浸鋅液70s ；(75)將浸鋅處理的鋁件用純凈水沖洗表面Imin ；(76)將清洗處理后的所述鋁件與化學鍍液里面的所述靶材的各個表面進行摩擦， 直到鑰表面在化學鍍液中有劇烈的反應為止。(8)將引鍍后的鑰或鑰合金靶材在化學鍍槽里面的化學鍍液中進行化學鍍工藝處理，該化學鍍工藝處理的是鑰或鑰合金靶材的各個表面，所述化學鍍槽和化學鍍液都為上海新陽半導體材料股份有限公司制造，化學鍍鎳溶液中硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)的濃度維持在30g/L、次磷酸鈉的含量為 30g/L ;化學鍍液的裝載量在ldm2/L ;所述化學鍍液的溫度為88°C，化學鍍鎳過程中維持溶液的工作溫度變化在±2°C內；調節并維持所述化學鍍液pH值為4. 7 ;施鍍持續時間為 40min,最后在祀材的各個表面形成厚度為8 μ m的金屬鎳層；(9)將完成化學鍍的所述鑰或鑰合金靶材取出，采用大量的純凈水或者去離子水進行清洗；
(10)將所述鑰或鑰合金靶材在純凈水或者去離子水中浸潤，浸潤的時間為2min 左右，溫度為40°C左右；(11)將經過浸潤的所述鑰或鑰合金靶材取出并烘干；(12)然后用機械加工的方法將待焊接面以外的金屬鍍層去除；(13)提供銅背板，對鑰或鑰合金靶材和銅背板進行釬焊(用純銦In焊料)，形成靶材組件。如果直接將鑰或鑰合金靶材與銅背板用純銦(In)焊料進行焊接，鑰或鑰合金靶材與銅背板并不能很好的與銦進行界面潤濕從而結合，即此時銦焊的焊接強度基本為OMPa 左右(基本沒有結合力)。通過上述各步驟，可以使得所述鑰或鑰合金靶材在化學鍍處理后的待焊接面形成有金屬鍍層，從而使得經過銦焊作業后的鑰或鑰合金靶材與銅背板具有很高的結合強度，即此時銦焊的焊接強度基本為5MPa左右(其結合強度為最高極限結合強度)，因此通過上述步驟能夠制作出高質量的靶材組件。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明的技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種靶材結構的制作方法，其特征在于，所述方法包括提供靶材，所述靶材為鑰或鑰合金；對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝對所述靶材的待焊接面進行活化處理對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。
2.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，在對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝之前還包括拋光所述靶材的待焊接面的步驟。
3.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，對所述靶材的待焊接面進行活化處理的活化劑是體積百分比濃度為20% 40%的硝酸溶液。
4.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，對所述靶材的待焊接面進行活化處理時間為20s 40s。
5.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理包括提供金屬件，所述金屬件能將鋅置換出來；將所述金屬件進行酸洗處理；將酸洗處理后的所述金屬件進行浸鋅處理；將浸鋅處理后的所述金屬件與所述靶材的待焊接面進行摩擦。
6.根據權利要求5所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述酸洗處理的酸洗處理劑為氫氟酸、硝酸和水的混合物，其中，氫氟酸硝酸水的體積比為(I : 3 : 4) (3:5:4)。
7.根據權利要求5所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述酸洗處理時間為 30s 40so
8.根據權利要求5所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述浸鋅處理時間為 50s 70s。
9.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述化學鍍的施鍍時間為 60min 80mino
10.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述化學鍍的化學鍍液的溫度為86°c 90°C。
11.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述化學鍍的化學鍍液的pH值為4. 6 4. 8。
12.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述化學鍍的金屬鍍層的厚度為6 μ m 10 μ m。
13.根據權利要求12所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述金屬鍍層的材料為鎳。
14.根據權利要求I所述的靶材結構的制作方法，其特征在于，所述背板材料包括銅、 招、含有銅或招的合金。
全文摘要
一種靶材結構的制作方法，所述方法包括提供靶材，所述靶材為鉬或鉬合金；對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝；對所述靶材的待焊接面進行活化處理；對所述靶材的待焊接面進行引鍍處理；利用化學鍍工藝，在引鍍處理后的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；將化學鍍處理后的靶材焊接至背板。在鉬或鉬合金靶材的待焊接面上化學鍍形成金屬鍍層，利用金屬鍍層作為中間媒介，使得靶材與背板焊接后實現二者的牢固結合，具有較高的結合強度。本發明摸索出了一條穩定的在鉬或鉬合金靶材的待焊接面用化學鍍方法鍍金屬層的工藝流程，并實現了工業化生產。
文檔編號C23C14/34GK102586742SQ20111039127
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者姚力軍, 潘杰, 潘靖, 王學澤 申請人:余姚康富特電子材料有限公司