靶材的形成方法
【專利摘要】一種靶材的形成方法，包括：提供具有第一厚度的第一靶材坯體；對所述第一靶材坯體進行至少兩次粗車，形成具有第二厚度的第二靶材坯體；對所述第二靶材坯體進行精車，得到靶材。本發明提供的靶材的形成方法有利于得到濺射速率穩定的靶材。
【專利說明】靶材的形成方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種靶材的形成方法。

【背景技術】
[0002]物理氣相沉積(PVD,Physical Vapor Deposit1n)是電子在電場的作用下加速飛向基板的過程中與氬原子發生碰撞，電離出大量的氬離子和電子。電子飛向基板；氬離子在電場的作用下加速，并轟擊濺射基臺上的靶材(Target Blank)，濺射出大量的靶材原子，所述靶材原子(或分子)沉積在基板上形成薄膜。
[0003]為了描述方便，以形成圓餅狀靶材(圖1)為例進行說明。
[0004]為得到預定厚度的靶材，例如所述預定厚度為15mm，應首先通過加工得到具有第一厚度的第一祀材還體，所述第一厚度大于預定厚度，例如第一厚度為17_。然后,通過對所述第一靶材坯體進行一次粗車，得到具有第二厚度的第二靶材坯體，例如，粗車車削去除1.5mm，得到的第二厚度為15.5mm。最后，對所述第二靶材坯體進行精車，得到預定厚度為15mm的革巴材。
[0005]但是，實踐發現，最終得到的靶材的濺射速率不穩定。濺射速率不穩定會導致基板上不同區域處形成的薄膜厚度不均一，而且難以有效控制最終得到的薄膜的厚度。
[0006]現有技術中，通常采用調節濺射的工藝參數，例如電場強度來調節濺射的速率，但是這種操作不僅難度非常大，而且難以達到預期的效果。


【發明內容】

[0007]本發明解決的問題是現有技術中，靶材的濺射速率不穩定。
[0008]為解決上述問題，本發明提供一種靶材的形成方法，包括:提供具有第一厚度的第一靶材坯體；對所述第一靶材坯體進行至少兩次粗車，形成具有第二厚度的第二靶材坯體；對所述第二靶材坯體進行精車，得到靶材。
[0009]可選的，形成所述第二靶材坯體后，對所述第二靶材坯體進行精車前，還包括:對所述第二靶材坯體進行熱處理，釋放所述第二靶材坯體內的應力；或者，得到靶材后，對所述靶材進行熱處理，釋放所述靶材內的應力。
[0010]可選的，粗車的次數為三次。
[0011]可選的，每次粗車車削的厚度為0.1-1.5mm。
[0012]可選的，每次粗車車削的厚度為0.5mm。
[0013]可選的，所述靶材的材料為Al、AlS1、AlCu或AlSiCu。
[0014]可選的，所述熱處理包括:將所述第二靶材坯或所述靶材升溫至665°C?675°C，并保溫55min?65min。
[0015]可選的，所述祀材的厚度為5_25mm。
[0016]可選的，所述革巴材的厚度為15mm。
[0017]可選的，第一靶材坯體的厚度為17mm。
[0018]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0019]本技術方案采用至少兩次粗車對所述第一靶材坯體進行加工，與現有技術中只進行一次粗車相比，本技術方案每次粗車的厚度減小，粗車時對第一靶材坯體的作用力減小，進而在所述第二靶材坯體中形成的變形層的厚度，以及所述第二靶材坯體中形成的應力減小。由于變形層和應力是導致靶材濺射速率不穩定的主要因素，因此變形層的厚度和應力的減小有利于得到濺射速率穩定的靶材。
[0020]進一步，對所述第二靶材坯體進行熱處理。所述熱處理可以釋放所述第二靶材坯體中存在的應力，并使所述第二靶材坯體中的變形層得到修復，有利于得到濺射速率穩定的靶材。
[0021]進一步，對所述靶材進行熱處理。所述熱處理可以釋放所述靶材中存在的應力，并使所述靶材中的變形層得到修復，有利于得到濺射速率穩定的靶材。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是圓餅狀靶材的剖面結構示意圖；
[0023]圖2是本發明靶材的形成方法的流程示意圖；
[0024]圖3至圖5是本發明靶材的形成方法各制作階段的剖面結構示意圖。

【具體實施方式】
[0025]實踐發現，由于現有技術中采用一次粗車工藝得到第二靶材坯體，粗車時，車削的厚度較大，這會使第二靶材坯體中形成厚度較大的變形層，且存在較大的應力。所述變形層和應力都會導致形成的靶材的濺射速率不穩定，進而難以在基板上形成厚度均一和厚度精確的薄膜層。
[0026]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0027]參考圖2，本具體實施例提供一種靶材的形成方法，包括:
[0028]步驟S1:提供具有第一厚度的第一靶材坯體；
[0029]步驟S2:對所述第一靶材坯體進行三次粗車，形成具有第二厚度的第二靶材坯體；
[0030]步驟S3:形成所述第二靶材坯體后，對所述第二靶材坯體進行熱處理；
[0031]步驟S4:對所述第二靶材坯體進行精車，得到靶材。
[0032]以下結合相關附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0033]在本實施例中，表示范圍的數值不包括端值,例如15mm-30mm,表示從15mm至30mm都是本發明保護的數值范圍，但不包括15mm和30mm這兩個端值。
[0034]參考圖3，提供具有第一厚度Hl的第一靶材坯體101。
[0035]所述第一靶材坯體101的材料為Al、AlSi, AlCu, AlSiCu或本領域所熟知的其他靶材材料。
[0036]所述第一靶材坯體101的厚度應當根據需要得到的靶材的厚度適當設置，所述第一靶材坯體101的厚度應大于最終得到的靶材的厚度。但所述第一靶材坯體101的厚度不應設置過大，否則不僅會導致材料的浪費，還會使得后續的加工工藝次數增多；同樣，所述第一靶材坯體101的厚度不應設置過小，否則不利于后續加工時對之前工藝形成的缺陷進行修復。
[0037]在具體實施例中，第一靶材坯體的厚度Hl為15mm-30mm。在本實施例中，第一靶材還體的厚度Hl為17mm。
[0038]在本實施例中，所述第一靶材坯體101的形狀為圓餅狀。在其他實施例中，所述第一靶材坯體101的形狀應根據最終希望得到的靶材的形狀來確定，任何本領域所熟知的形狀都適用于本技術方案。
[0039]參考圖4，對所述第一靶材坯體101進行三次粗車，形成具有第二厚度H2的第二靶材還體102。
[0040]如果每次粗車的厚度越大，粗車時對所述第一靶材坯體101的作用力就越大，進而在所述第二靶材坯體102內形成的變形層(未示出)的厚度和所述第二靶材坯體102內形成的應力就越大。變形層和應力的存在會導致靶材的濺射速率不穩定，使基板上不同位置處形成的薄膜厚度不均一，且薄膜的厚度難以控制。
[0041]所以，每次粗車的厚度越小，就越有利于制作濺射速率穩定的靶材。但每次粗車的厚度太小，會使粗車的次數增多，靶材的產率下降。在本技術方案中，根據第一靶材坯體101的厚度Hl和最終形成的靶材的厚度，合理設置每次粗車的厚度；再根據粗車的厚度設置粗車的次數。
[0042]在具體實施例中，每次粗車車削的厚度為0.1-1.5mm。在本實施例中，每次粗車車削的厚度為0.5mm。即總共車削去除第一祀材還體101的厚度為1.5mm,得到的第二祀材還體102的第二厚度H2為15.5mm。
[0043]在其他實施例中，三次粗車車削的厚度可以不同，例如第一次粗車車削的厚度為0.8mm，第二次粗車車削的厚度為0.4mm，第三次粗車車削的厚度為0.3mm。
[0044]本實施例可以減少變形層的厚度至少在80%以上。
[0045]車削加工過程中，加工刀具車削第一靶材坯體101會產生大量熱量，而且第一靶材坯體101表面與加工刀具之間具有粘附性，因此，在加工過程中，需要對加工刀具和第一靶材坯體101進行冷卻潤滑，避免第一靶材坯體101崩裂和加工刀具損壞。
[0046]通常，在加工過程中采用冷卻潤滑劑，該冷卻潤滑劑被放置于車削車床的車削液箱或車削液槽中。
[0047]本實施例中，所述冷卻潤滑劑是作為車削加工的車削液。所述車削液在車削加工中的作用主要有:
[0048]一，冷卻作用，通過冷卻潤滑劑和因車削而發熱的刀具、切屑和第一靶材坯體101表面間的對流和汽化作用，把車削熱從刀具和第一靶材坯體101表面處帶走，從而有效地降低車削溫度，減少第一靶材坯體101和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。
[0049]二，潤滑作用，冷卻潤滑劑在車削過程中的潤滑作用，可以減小前刀面與切屑、后刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤滑膜，從而減小車削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與第一靶材坯體101摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善第一靶材坯體101表面的車削加工性能。
[0050]三，清洗作用，指的是冷卻潤滑劑在第一靶材坯體101車削過程中，除去生成的切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機床和第一靶材坯體101、刀具的沾污，使刀具或砂輪的車削刃口保持鋒利，不致影響車削效果。對于油基車削液，粘度越低，清洗能力越強，尤其是含有煤油、柴油等輕組份的車削液，滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基車削液，清洗效果較好，因為它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在第一靶材坯體101、刀具上，同時它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上，把它從界面上分離，隨車削液帶走，保持車削液清潔。
[0051]除上述描述的車削液，本發明還提供了可以噴射到加工中的第一靶材坯體101區域的噴霧，有較高的速度，動能較大，與車削液混合后，可以提高車削液的滲透能力。
[0052]本實施例中，該噴霧為酒精噴霧，酒精噴到加工中的第一靶材坯體101區域時，蒸發可以帶走熱量，另外，酒精同時可以清洗溶于水、溶于油的雜質。需要說明的是，酒精的質量百分比濃度最好大于95%，在噴灑酒精時，可以采用壓力較高的高壓空氣，以加快酒精的流動性，提升冷卻效果。
[0053]形成所述第二靶材坯體102后，對所述第二靶材坯體102進行熱處理。
[0054]對所述第二靶材坯體102進行熱處理的具體步驟為:
[0055]根據第二靶材坯體102的材料特性，本實施例中第二靶材坯體102的材料為Al、AlS1、AlCu或AlSiCu，因此將第二靶材坯體102升溫至300-310°C，然后保溫20_30min。
[0056]對所述第二靶材坯體102進行熱處理具有以下優點:
[0057]首先，對所述第一靶材坯體101進行粗車時，即使每次粗車的厚度很小，也不可避免會在形成的第二靶材坯體102中形成變形層和應力，變形層和應力的存在不利于得到濺射速率穩定的靶材。對所述第二靶材坯體102進行熱處理，可以釋放第二靶材坯體102中的應力，并修復第二靶材坯體102中的變形層，這有利于得到濺射速率穩定的靶材。
[0058]其次，對所述第一靶材坯體101進行粗車時，會使得到第二靶材坯體102發硬，難以進行后續的精車。對所述第二靶材坯體102進行熱處理，可以使第二靶材坯體102軟化，有利于后續的精車工藝(精車工藝在熱處理工藝之后進行)。
[0059]再次，對所述第二靶材坯體102進行熱處理，熱處理產生的變形可以在后續的精車過程中修復。
[0060]參考圖5，對所述第二靶材坯體102進行精車，得到靶材103。
[0061]所述靶材103的濺射速率穩定，能夠在基板上形成厚度均一，且厚度精確的薄膜層。
[0062]在具體實施例中，所述靶材103的厚度H3為5_25mm。在本實施例中，所述靶材103的厚度H3為15mm。
[0063]精車時，同樣需要在加工過程中需采用冷卻潤滑劑，具體可以參考對所述第一靶材坯體101進行粗車的步驟。
[0064]以上實施例以在形成所述第二靶材坯體102后，對所述第二靶材坯體102進行精車前，對所述第二靶材坯體102進行熱處理對所述靶材103的形成方法進行描述。在其他實施例中，也可以在形成所述靶材103后，對所述靶材103進行熱處理。
[0065]以上實施例以粗車的次數為三次對所述靶材103的形成方法進行描述。在其他實施例中，粗車的次數應根據粗車的厚度設置，可以為兩次或多于三次。
[0066]雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種靶材的形成方法，其特征在于，包括: 提供具有第一厚度的第一靶材坯體； 對所述第一靶材坯體進行至少兩次粗車，形成具有第二厚度的第二靶材坯體； 對所述第二靶材坯體進行精車，得到靶材。
2.如權利要求1所述的靶材的形成方法，其特征在于，形成所述第二靶材坯體后，對所述第二靶材坯體進行精車前，還包括:對所述第二靶材坯體進行熱處理，釋放所述第二靶材還體內的應力；或者， 得到靶材后，對所述靶材進行熱處理，釋放所述靶材內的應力。
3.如權利要求1所述的靶材的形成方法，其特征在于，粗車的次數為三次。
4.如權利要求3所述的靶材的形成方法，其特征在于，每次粗車車削的厚度為0.1-1.5mm。
5.如權利要求4所述的靶材的形成方法，其特征在于，每次粗車車削的厚度為0.5mm。
6.如權利要求1所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述靶材的材料為Al、AlS1、AlCu 或 AlSiCu。
7.如權利要求2所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述熱處理包括:將所述第二靶材坯或所述靶材升溫至300-310°C，并保溫20-30min。
8.如權利要求1、4或5所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述靶材的厚度為5-25mm。
9.如權利要求8所述的靶材的形成方法，其特征在于，所述靶材的厚度為15mm。
10.如權利要求9所述的靶材的形成方法，其特征在于，第一靶材坯體的厚度為17mm。
【文檔編號】C23C14/34GK104419899SQ201310371290
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】姚力軍, 相原俊夫, 大巖一彥, 潘杰, 王學澤, 張亞光 申請人:寧波江豐電子材料股份有限公司