專利名稱：靶材結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及靶材結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
一般，靶材組件是由符合濺射性能的靶材和與所述靶材結(jié)合、具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)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，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。在濺射過程中，所述靶材組件的工作環(huán)境比較惡劣，例如，靶材組件工作溫度較高，一般保持在100°C至300°C之間；另外，靶材組件的一側(cè)施加冷卻水強(qiáng)冷，而另一側(cè)則處于KT9Pa的高真空環(huán)境下，這樣在靶材組件的相對兩側(cè)形成有巨大的壓力差；再有，靶材組件處在高壓電場、磁場中，受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環(huán)境下，如果靶材組件中靶材與背板之間的結(jié)合強(qiáng)度不高，會導(dǎo)致靶材在受熱條件下變形、開裂、并與結(jié)合的背板相脫落，使得濺射無法達(dá)到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射基臺造成損傷。因此選擇一種有效的焊接方式，使得靶材與背板實現(xiàn)可靠結(jié)合，滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)、使用靶材的需要，就顯得十分必要。異種金屬焊接是靶材生產(chǎn)過程中非常關(guān)鍵的一道工序，不同的靶材需要用不同的焊接方法焊接。以不銹鋼靶材為例，不銹鋼因為其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，與現(xiàn)今流行的各種焊料(例如銦In、錫Sn)均沒有很好的結(jié)合性能，結(jié)合強(qiáng)度不高，目前一般的處理方法就是采用釬焊方式將不銹鋼靶材與異種金屬(可以是包括銅或銅合金的銅基合金，或者是包括鋁或鋁合金的鋁基合金)背板直接進(jìn)行焊接。有關(guān)靶材的異種金屬焊接的相關(guān)技術(shù)另可參閱公開號為CN1986133A、發(fā)明名稱為《一種釬焊方法》的中國專利文件。但是，由于不銹鋼與低溫釬料難以浸潤融合，而使用高溫釬料(焊接的工藝溫度至少大于1000°c )時，銅或銅合金、鋁或鋁合金背板又容易氧化，焊縫抗拉強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，達(dá)不到半導(dǎo)體靶材要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是將不銹鋼靶材與背板直接焊接，兩者結(jié)合強(qiáng)度不高，達(dá)不到半導(dǎo)體靶材要求。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，包括提供靶材，所述靶材為不銹鋼；對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝；對所述靶材表面進(jìn)行活化處理；對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理；利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層；將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板?？蛇x的，在對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理之前還包括拋光所述靶材表面的步
馬聚ο可選的，在對所述靶材表面進(jìn)行拋光處理之后、對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理之前，以及在對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝之后、對所述靶材表面進(jìn)行活化處理之前分別還包括對靶材表面清洗的步驟。
可選的，對所述靶材表面進(jìn)行活化處理的活化劑為體積百分比是50% 70%的
鹽酸溶液。可選的，對所述靶材表面進(jìn)行活化處理時間為50s 80s?？蛇x的，所述水洗處理采用純凈水或者去離子水進(jìn)行?？蛇x的，所述化學(xué)鍍的施鍍時間控制在60min 80min?？蛇x的，所述化學(xué)鍍的鍍液的溫度控制在88V 90°C?？蛇x的，所述鍍液的PH值為4. 6 4. 8?？蛇x的，所述金屬鍍層的厚度為6μπι ΙΟμπι?？蛇x的，所述金屬鍍層的材料為鎳?？蛇x的，所述背板是由銅、鋁或者包括有銅和鋁中任一種金屬的合金所制成的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點在不銹鋼靶材的焊接面上通過化學(xué)鍍形成金屬鍍層，再利用金屬鍍層作為中間媒介，使得靶材與背板焊接后實現(xiàn)二者的牢固結(jié)合， 具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。一條穩(wěn)定的在不銹鋼靶材的表面用化學(xué)鍍方法鍍金屬層的工藝流程，并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，顯得十分必要。


圖1是本發(fā)明一個實施例制作靶材結(jié)構(gòu)的流程示意圖；圖2至圖4為根據(jù)圖1所示流程制作靶材結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是本發(fā)明的另一個實施例制作靶材結(jié)構(gòu)的流程示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有不銹鋼靶材組件的制作中是將不銹鋼與異種金屬 (例如銅、銅合金、鋁或鋁合金)背板直接焊接，易造成二者焊接質(zhì)量不穩(wěn)定(例如焊接結(jié)合強(qiáng)度較弱)，達(dá)不到半導(dǎo)體靶材要求。本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，包括提供靶材，所述靶材為不銹鋼；對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝；對所述靶材表面進(jìn)行活化處理；對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理；利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層；將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。參考圖1，本發(fā)明實施方式提供一種靶材的制作方法，包括如下步驟步驟Si，提供靶材，所述靶材為不銹鋼；步驟S2，對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝；步驟S3，對所述靶材表面進(jìn)行活化處理；
步驟S4，對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理；步驟S5，利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層；步驟S6，將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板形成靶材組件。下面結(jié)合附圖對于上述實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。結(jié)合圖1和圖2所示，執(zhí)行步驟Si，提供靶材20。此靶材20具有焊接面200。在本實施方式中，所述靶材的材料可以是牌號為304的不銹鋼。所述304不銹鋼是依據(jù)美國不銹鋼牌號表示方法，“3”表示“Cr-Ni(鉻-鎳)系”類別，第二和第三位數(shù)字(即04)表示順序號。不銹鋼304用中國牌號表示為0Crl8Nil9，即含碳量上限為0. 08%，平均含鉻量為18%，含鎳量為9%的鉻鎳不銹鋼。另外，靶材的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實際要求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種。本實施方式中以直徑為310mm的圓形靶材為例，它的厚度為12mm，厚度會在設(shè)計尺寸上加Imm至3mm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(zhí)行步驟S2，對所述不銹鋼靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理。對靶材表面進(jìn)行噴砂處理的作用主要是使得靶材在進(jìn)行化學(xué)鍍時表面所形成的金屬層是一個不連續(xù)鍍層，降低鍍層表面張力、增加靶材表面的粗糙度，提高鍍層與靶材表面的結(jié)合力，使得鍍層不容易從靶材表面上脫落。噴砂是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料(銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂)高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化的工藝。由于噴料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增加了它和鍍層之間的附著力，延長了鍍層的耐久性。影響噴砂質(zhì)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(shù)的變化都會不同程度地影響噴砂的效果，其中對于砂粒材料、砂粒大小、 空氣壓力尤其重要。本實施方式中選擇每平方英寸內(nèi)含有46粒白剛玉的46號白剛玉作為使用的砂粒。將46號白剛玉倒入噴砂機(jī)，噴砂機(jī)空氣壓力范圍控制在0. 4MPa 0. 6MPa,空氣壓力若大于0. 6MPa,則噴砂的動力太大，使不銹鋼靶材表面坑的平均深度(深度要求為6 μ m IOym)加大，影響后續(xù)的金屬鍍層與靶材表面的結(jié)合力。如果空氣壓力小于0.4MPa，則噴砂的動力不足，使靶材表面坑的平均深度太小，同樣影響后續(xù)的金屬鍍層與靶材表面的結(jié)合力。本實施方式中，噴砂槍的噴嘴到靶材表面的距離范圍為IOcm 15cm，噴嘴噴出46 號白剛玉的方向與靶材表面的夾角為除了 90度(噴嘴與靶材表面垂直)以外的其他角度， 最佳角度范圍為30度 60度，可以保證噴砂的均勻性和有一定的覆蓋范圍。噴砂后在不銹鋼靶材表面形成平均深度為6 μ m 10 μ m的粗糙層。在本步驟中，將不銹鋼靶材所有面或者僅將不銹鋼靶材的焊接面200進(jìn)行噴砂。接著執(zhí)行步驟S3，對所述靶材表面進(jìn)行活化處理。只有對靶材表面進(jìn)行活化處理才能使靶材表面的化學(xué)鍍金屬層工藝順利進(jìn)行，因為，化學(xué)鍍是并無外力啟動的一種工藝， 使得工件進(jìn)入鍍液能夠形成均勻一致的沉積界面，因此，化學(xué)鍍是靠表面條件啟動的，即異相表面自催化反應(yīng)，而不是電力。因此，對靶材表面進(jìn)行活化處理是為了增大靶材表面的活化能，使靶材表面的反應(yīng)活性增強(qiáng)，增加靶材表面的化學(xué)鍍金屬層的速度，避免金屬鍍層與基體結(jié)合不牢的嚴(yán)重問題。活化劑的選擇與靶材材料有關(guān)，只要能增加靶材的表面的活化能、使得靶材表面的反應(yīng)活性增強(qiáng)的活化劑都可以。在本實施方式中，在不銹鋼靶材上化學(xué)鍍鎳金屬層為例，對不銹鋼活化處理采用體積百分比為50% 70%的鹽酸溶液(分析純的濃鹽酸溶液水=1 1 1 0.5)， 活化時間為50s 80s?；罨瘯r間如果小于50s，則鹽酸溶液對不銹鋼的靶材的活化效果不好，沒有起到完全活化的作用；如果活化時間大于80s，則鹽酸溶液對不銹鋼的靶材的活化時間太久，鹽酸溶液會腐蝕不銹鋼的靶材。接著執(zhí)行步驟S4,對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗靶材表面Imin aiiin，目的是為了將靶材表面的酸液清洗干凈。如果對所述靶材表面活化處理后，不對其進(jìn)行水洗，則會有殘留在靶材表面的酸液污染后續(xù)的化學(xué)鍍鍍液， 對鍍液的PH值產(chǎn)生影響，繼而影響不銹鋼靶材化學(xué)鍍的效果。接著執(zhí)行步驟S5，結(jié)合圖1和圖3所示，利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材20 的焊接面200上形成金屬鍍層22。金屬鍍層22的材料可以是鎳金屬，但并不以此為限，在其他實施方式中，金屬鍍層22也可以采用其他的金屬?；瘜W(xué)鍍工藝是一種不需要通電，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，利用強(qiáng)還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。所獲得的鍍層可使得材料表面具備多種新的功能?；瘜W(xué)鍍是一種新型的金屬表面處理技術(shù)， 該技術(shù)工藝簡便、節(jié)能、環(huán)保。在本實施方式中，是采用化學(xué)鍍鎳工藝，在靶材20的焊接面200上形成鎳金屬鍍層22。具體工藝包括將活化后的不銹鋼焊接靶材的所有表面浸入鍍槽的鍍液中，所述鍍槽和鍍液都為上海新陽半導(dǎo)體材料股份有限公司制造的化學(xué)鍍鎳的鍍槽和鍍液。所述鍍液中含有鎳離子，在本實施方式中，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(zhì)量為觀0. 88，綠色結(jié)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。本實施方式中，化學(xué)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(dǎo)致有一部分游離的 M2+存在于鍍液中時，鍍液的穩(wěn)定性下降，得到的鍍層常常顏色發(fā)暗，且色澤不均勻。硫酸鎳(NiSO4 · 7Η20)的濃度過低，鍍速(鍍液的沉積速度)下降而且形成的鍍層不夠致密。鍍液中還包括還原劑。本實施方式中所述還原劑為次磷酸鈉，使得鍍液容易控制， 它含有兩個或多個活性氫，還原M2+就是靠還原劑的催化脫氫進(jìn)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(yōu)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(yīng)大于4，否則容易造成鍍層粗糙，甚至誘發(fā)鍍液瞬時分解。本實施方式中次磷酸鈉的含量為20 40g/L。這樣才能保證化學(xué)鍍鎳溶液既有最大的沉積速度，又有良好的穩(wěn)定性?；瘜W(xué)鍍鎳工藝的影響因素主要包括鍍液溫度、鍍液的PH值、鍍液裝載量和施鍍時間?；瘜W(xué)鍍鎳的過程中，鍍液溫度對于鍍層的沉積速度、鍍液的穩(wěn)定性以及鍍層的質(zhì)量均有重要影響?；瘜W(xué)鍍鎳的催化反應(yīng)一般只能在加熱條件下實現(xiàn)，許多化學(xué)鍍鎳的單個反應(yīng)步驟只有在50°C以上才有明顯的反應(yīng)速度，特別是酸性溶液中，操作溫度一般都在 85 95°C之間。鍍液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，鍍液溫度過高，又會使鍍液不穩(wěn)定，容易發(fā)生自分解。溫度除了影響鍍液沉積速度之外，還會影響鍍層質(zhì)量，溫度升高、鍍液沉積速度快，鍍層中含磷量下降，鍍層的應(yīng)力和孔隙率增加，耐蝕性能降低。本實施方式中，所述鍍液的溫度為86°C 90°C。 另外，化學(xué)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士2°C內(nèi)， 若施鍍過程中溫度波動過大，會發(fā)生片狀鍍層，鍍層質(zhì)量不好并影響鍍層結(jié)合力。pH值對鍍液及鍍層的影響很大，它是工藝參數(shù)中必須嚴(yán)格控制的重要因素。在酸性化學(xué)鍍鎳過程中，PH值對沉積速度及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，同時鍍層的含磷量下降。PH值變化還會影響鍍層中應(yīng)力分布pH值高的鍍液得到的鍍層含磷低，表現(xiàn)為拉應(yīng)力，反之，PH值低的鍍液得到的鍍層含磷高，表現(xiàn)為壓應(yīng)力。 對每一個具體的化學(xué)鍍鎳溶液，都有一個最理想的PH值范圍。例如，在本實施方式中，PH范圍為4. 6 4. 8。而化學(xué)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，鍍液的PH值不斷下降，因此，生產(chǎn)過程中必須及時調(diào)整，維持鍍液的pH值，使其波動范圍控制在士0. 2范圍之內(nèi)。調(diào)整鍍液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(nèi))或氫氧化鈉(通常情況下，以lmol/1的NaOH作為粗調(diào)，0. lmol/1的NaOH作為微調(diào)，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(nèi))，調(diào)整鍍液的PH值要在攪拌的情況下進(jìn)行。用NaOH調(diào)整鍍液pH值時，只發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，將反應(yīng)過程中生成的H+中和掉，而用氨水調(diào)整鍍液pH值時，除了中和鍍液H+外，鍍液中的氨分子與鍍液中的M2+反應(yīng)，降低了鍍液中游離的M2+濃度，有效抑制了亞磷酸鎳的沉淀，提高了鍍液的穩(wěn)定性。鍍液裝載量是指工件施鍍面積與使用鍍液體積之比。化學(xué)鍍鎳施鍍時，裝載量對鍍液穩(wěn)定性影響很大。本實施方式中，鍍液的裝載量在0.5 1.5dm2/L。裝載量過大，即催化表面過大，則沉積反應(yīng)劇烈，易生成亞磷酸鎳沉淀而影響鍍液的穩(wěn)定性和鍍層性能；裝載量過小，鍍液中微小的雜質(zhì)顆粒便會成為催化活性中心而引發(fā)沉積，容易導(dǎo)致鍍液分解。采用不同施鍍時間對化學(xué)鍍鎳工藝中鍍層的硬度、沉積速率、耐腐蝕性、微結(jié)構(gòu)及形貌都有影響。本實施方式中，施鍍持續(xù)時間可以為40min士5min，此時鍍層質(zhì)量最佳，所得鍍層光亮，胞狀組織均勻致密，耐腐蝕性強(qiáng)，并具有較高的硬度，不銹鋼靶材表面所鍍金屬鎳層的厚度為6 μ m 10 μ m。如果化學(xué)鍍鎳的時間過長(大于45min)，則不銹鋼靶材表面所鍍金屬鎳層的厚度過厚(大于10 μ m)，這樣鎳金屬層與鉻或者鎳金屬層與鉻合金靶材表面的結(jié)合力不強(qiáng)。如果化學(xué)鍍鎳的時間過短(小于35min)，則鍍層顏色不夠光亮，胞狀組織不會均勻致密，耐腐蝕性較差而且鍍層的厚度和硬度達(dá)不到要求(厚度要求為6 μ m 10 μ m)。然后將所述不銹鋼靶材取出，進(jìn)行清洗。包括將所述不銹鋼靶材取出，以純凈水或者去離子水清洗；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1分鐘至3分鐘，溫度為35°C至45°C。特別地，化學(xué)鍍鎳處理后，靶材若不是直接與背板釬焊，而是需存儲一段時間時， 還可以包括將清洗后的電鍍有鎳金屬鍍層的不銹鋼靶材予以真空包裝的步驟，可以避免靶材暴露于外界環(huán)境下出現(xiàn)例如氧化、受潮等問題。需要說明的，金屬鍍層22既可以形成在靶材20的各個表面上(圖未示)，然后用機(jī)械加工的方法將除焊接面200以外的其他金屬鍍層去除；也可以僅形成在靶材20的焊接面200上。如果金屬鍍層22形成在靶材20的各個表面上，則對不銹鋼靶材進(jìn)行化學(xué)鍍之前需要將不銹鋼靶材的各個表面進(jìn)行噴砂處理，各個表面進(jìn)行活化處理，各個表面進(jìn)行水洗處理，之后對不銹鋼靶材的各個表面進(jìn)行化學(xué)鍍工藝；如果金屬鍍層22僅形成在靶材 20的焊接面200上，在對不銹鋼靶材進(jìn)行噴砂處理，活化處理，水洗處理以及化學(xué)鍍工藝步驟中，對除焊接面200以外的其他表面進(jìn)行保護(hù)，使得其他表面不進(jìn)行上述一系列操作。但是，保護(hù)其他表面而只將金屬鍍層22鍍在焊接面200的化學(xué)鍍方法的成本要比金屬鍍層22 形成在靶材20的各個表面上，然后用機(jī)械加工的方法將除焊接面200的金屬鍍層去除的成本高。接著執(zhí)行步驟S6，結(jié)合圖1和圖4所示，提供背板M，對靶材20和背板M進(jìn)行焊接，本實施方式為釬焊，將靶材20焊接至背板M形成靶材組件。背板M的材料為與所述靶材20的材料(不銹鋼)相異的金屬，例如為銅或銅合金。在本步驟中，具體可以包括對不銹鋼靶材20進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在不銹鋼靶材20的焊接面200上；對銅或銅合金背板M的焊接面進(jìn)行打磨處理，并進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在銅或銅合金背板M的焊接面上；讓不銹鋼靶材20的焊接面200(焊接面 200具有鎳金屬鍍層2 與銅或銅合金背板M的焊接面接觸，在高溫高壓作用下，將不銹鋼靶材20焊接至銅或銅合金背板M形成靶材組件。可以推知，在步驟S6中，在不銹鋼靶材20的焊接面200上已形成有易與銅或銅合金相結(jié)合的鎳金屬鍍層22，利用鎳金屬鍍層22作為中間媒介，可以使得不銹鋼靶材20與銅或銅合金背板M在經(jīng)過釬焊作業(yè)后能牢固結(jié)合，具有很高的結(jié)合強(qiáng)度，符合靶材組件的制作要求。另外，在靶材組件中的不銹鋼靶材20濺射消耗后，可以通過拋光、打磨等表面處理方法，也能較容易的去除在銅或銅合金背板M的焊接面上殘留的釬料和鎳金屬鍍層，從而可以確保銅或銅合金背板重新投入使用，與其他不銹鋼靶材焊接構(gòu)成新的靶材組件，提高了銅或銅合金背板利用率，節(jié)省了生產(chǎn)成本。下面對本發(fā)明的另一個實施方式做詳細(xì)的說明。這個實施方式與上一個實施方式的不同之處是在提供靶材的步驟(參考圖1的步驟Si)之后和對所述靶材表面進(jìn)行噴砂處理(參考圖1的步驟幻)之前增加了對所述靶材表面依次進(jìn)行拋光處理、對所述靶材表面進(jìn)行清洗的工藝步驟、同時，在對靶材表面進(jìn)行噴砂處理(參考圖1的步驟幻)之后增加了對所述靶材表面進(jìn)行清洗的工藝步驟?？梢允箛娚疤幚怼⒒罨幚砗突瘜W(xué)鍍工藝的效果更好，使得靶材與靶背之間更好的結(jié)合。參考圖5，本發(fā)明實施方式提供一種靶材的制作方法，包括如下步驟步驟S51，提供靶材，所述靶材材料為不銹鋼；步驟S52，對所述靶材表面進(jìn)行拋光處理；步驟S53，對所述靶材表面進(jìn)行清洗；步驟S54，對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理；步驟S55，對噴砂后的所述靶材表面進(jìn)行清洗；步驟S56，對清洗后的所述靶材表面進(jìn)行活化處理；步驟S57，對活化處理后的所述靶材表面進(jìn)行水洗；步驟S58，利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層；步驟S59，將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板形成靶材組件。下面結(jié)合附圖對于上述實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
結(jié)合圖5和圖2，如步驟S51所述，提供不銹鋼靶材。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(zhí)行步驟S52，對所述不銹鋼靶材表面進(jìn)行拋光處理。對所述不銹鋼靶材表面進(jìn)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表面平整光亮。本實施方式中，對所述不銹鋼靶材表面進(jìn)行拋光處理是用由粗到細(xì)的水性砂紙來進(jìn)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 (將靶材全部或者僅將靶材的焊接面進(jìn)行拋光處理)，打磨時間一般可以為10分鐘(min) 左右；然后使用細(xì)砂紙(本實施例為400#水性砂紙)繼續(xù)打磨靶材的表面(將靶材全部或者僅將靶材的焊接面進(jìn)行拋光處理)，打磨時間一般可以為5 10分鐘(min)，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(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速可以為400 500轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)。接著執(zhí)行步驟S53，對所述靶材表面進(jìn)行清洗。對拋光處理后的靶材進(jìn)行清洗是為了清洗粉塵和污漬(將靶材全部或者僅將靶材的焊接面進(jìn)行清洗，如果在步驟S52中，僅拋光靶材的焊接面，則步驟S53中對焊接面進(jìn)行清洗；如果在步驟S52中，拋光靶材的所有表面，則步驟S53中對靶材的所有表面進(jìn)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表面沖洗3 5分鐘(min)，然后吹干。接著執(zhí)行步驟S54，對所述不銹鋼靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理。對靶材表面進(jìn)行噴砂處理的作用主要是使得靶材在進(jìn)行化學(xué)鍍時表面所形成的金屬層是一個不連續(xù)鍍層，降低鍍層表面張力、增加靶材表面的粗糙度，提高鍍層與靶材表面的結(jié)合力，使得鍍層不容易從靶材表面上脫落。具體對不銹鋼靶材的噴砂處理要求可以參考上一個實施方式。需要說明的是，在執(zhí)行步驟S54中，將不銹鋼靶材全部或者僅將不銹鋼靶材的焊接面進(jìn)行噴砂，如果在步驟S52和S53中，僅拋光和清洗靶材的焊接面，則步驟S54中對靶材的焊接面進(jìn)行噴砂；如果在步驟S52和S53中，拋光和清洗靶材的所有表面，則步驟SM 中對靶材的所有表面進(jìn)行噴砂。接著執(zhí)行步驟S55，對噴砂后的所述靶材表面進(jìn)行清洗。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗靶材表面5min lOmin，目的是為了將靶材表面的砂粒清洗干凈。接著執(zhí)行步驟S56，對噴砂后的所述靶材表面進(jìn)行活化處理；對靶材表面進(jìn)行活化處理為了增大靶材表面的活化能，使靶材表面的反應(yīng)活性增強(qiáng)，增加靶材表面的化學(xué)鍍金屬層的速度，避免金屬鍍層與基體結(jié)合不牢的嚴(yán)重問題。在本實施方式中，在不銹鋼的靶材上化學(xué)鍍鎳，對不銹鋼活化處理采用體積百分比為50% 70%的鹽酸溶液(分析純的濃鹽酸溶液水=1 1 1 0. 5)，活化時間為50s 80s。具體過程可以參考上一個實施方式，本實施方式中，可以對靶材的焊接面進(jìn)行活化處理，也可以對靶材的各個表面進(jìn)行活化處理。接著執(zhí)行步驟S57，對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理。具體過程為用純凈水或者去離子水沖洗靶材表面Imin aiiin，目的是為了將靶材表面的酸液清洗干凈。如果對所述靶材表面活化處理后，對其不進(jìn)行水洗，則殘留在靶材表面的酸液污染后續(xù)化學(xué)鍍的鍍液，對鍍液的PH值產(chǎn)生影響，繼而影響不銹鋼靶材化學(xué)鍍的效果。本實施方式中，可以對靶材的焊接面進(jìn)行水洗處理，也可以對靶材的各個表面進(jìn)行水洗處理。接著執(zhí)行步驟S58，利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層。本實施方式中，利用化學(xué)鍍工藝，在不銹鋼靶材上形成鎳金屬鍍層。鎳金屬鍍層既可以形成在不銹鋼靶材的各個表面上，也可以僅形成在不銹鋼靶材的焊接面上。本實施方式具體過程可以參考上一個實施方式。需要說明的是如果在不銹鋼靶材的各個表面上形成鎳金屬鍍層，需要用機(jī)械拋光的方法去除靶材焊接面以外的其他金屬鍍層。接著執(zhí)行步驟S59，將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板形成靶材組件。本實施例中，是將化學(xué)鍍鎳后的不銹鋼靶材焊接至銅或者銅合金背板，具體參考上一個實施方式中的步驟S6。具體實施例以3N5、4N5或5N的不銹鋼靶材為例來說明本發(fā)明的工藝步驟及結(jié)果(1)將不銹鋼靶材(直徑為310mm，厚度為12mm)的各個表面進(jìn)行拋光處理。首先使用160#水性砂紙打磨該靶材的各個表面10分鐘(min)；然后使用400#水性砂紙繼續(xù)打磨該靶材的各個表面8分鐘(min)，這樣可以得到平整光亮的磨面；(2)將打磨后的不銹鋼靶材的各個表面用純凈水或者去離子水中清洗5分鐘 (min)，吹干；(3)對干燥后的所述不銹鋼靶材各個表面進(jìn)行噴砂工藝處理。采用46號白剛玉， 空氣壓力為0. 4MPa,噴砂槍的噴嘴到該靶材表面的距離為15cm，噴嘴噴出46號白剛玉的方向與靶材表面的夾角為60度，噴砂后在靶材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不銹鋼靶材各個表面5分鐘(min)；(5)把所述不銹鋼靶材的全部浸泡在體積百分比為70%鹽酸溶液中進(jìn)行活化，活化時間為50s ；(6)將活化后不銹鋼靶材用純凈水沖洗靶材各個表面aiiin ；(7)將水洗后的不銹鋼靶材的所有表面浸入鍍槽的鍍液中，所述渡槽和鍍液都為上海新陽半導(dǎo)體材料股份有限公司制造的化學(xué)鍍鎳的鍍槽和鍍液，化學(xué)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 ；鍍液的裝載量在ldm2/L ；所述鍍液的溫度為88°C，化學(xué)鍍鎳過程中維持溶液的工作溫度變化在士2°C內(nèi)；調(diào)節(jié)并維持所述鍍液PH值為4.7 ；施鍍持續(xù)時間為40分鐘(min)，最后在靶材的各個表面形成厚度要求為8 μ m的金屬鎳層；(8)將完成化學(xué)鍍的所述不銹鋼靶材取出，采用大量的純凈水或者去離子水進(jìn)行清洗；(9)將所述不銹鋼靶材在純凈水或者去離子水中浸潤，浸潤的時間為2分鐘左右， 溫度為40°C左右；(10)將經(jīng)過浸潤的所述不銹鋼靶材取出并烘干；(11)然后用機(jī)械加工的方法將焊接面以外的鎳金屬鍍層去除；(12)提供銅背板，對不銹鋼靶材和銅背板進(jìn)行釬焊(用純銦h焊料)，形成靶材組件。如果直接將不銹鋼靶材與銅背板用純銦(In)焊料進(jìn)行焊接，不銹鋼靶材與銅背板并不能很好的與銦進(jìn)行界面潤濕從而結(jié)合，即此時銦焊的焊接強(qiáng)度為OMI^a左右(基本沒有結(jié)合力)。通過上述各步驟，可以使得所述不銹鋼靶材在化學(xué)鍍處理后表面形成有鎳金屬
1鍍層，從而使得經(jīng)過銦焊作業(yè)后的不銹鋼靶材與銅背板具有很高的結(jié)合強(qiáng)度，即此時銦焊的焊接強(qiáng)度基本位5MPa左右(其結(jié)合強(qiáng)度為最高極限結(jié)合強(qiáng)度)，因此通過上述步驟制作出高質(zhì)量的靶材組件。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)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(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)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(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述方法包括提供靶材，所述靶材材料為不銹鋼；對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝；對所述靶材表面進(jìn)行活化處理；對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理；利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層；將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理之前還包括拋光所述靶材表面的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在對所述靶材表面進(jìn)行拋光處理之后、對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝處理之前，以及在對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝之后、對所述靶材表面進(jìn)行活化處理之前分別還包括對靶材表面清洗的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，對所述靶材表面進(jìn)行活化處理的活化劑為體積百分比是50% 70%的鹽酸溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，對所述靶材表面進(jìn)行活化處理時間為50s 80s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述水洗處理采用純凈水或者去離子水進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述化學(xué)鍍的施鍍時間控制在60min 80min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述化學(xué)鍍的鍍液的溫度控制在88°C 90°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述鍍液的PH值為 4. 6 4. 8。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述金屬鍍層的厚度為 6 μ m 10 μ m0
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述金屬鍍層的材料為鎳。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述背板是由銅、鋁或者包括有銅和鋁中任一種金屬的合金所制成的。
全文摘要
一種靶材結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括提供靶材，所述靶材材料為不銹鋼；對所述靶材表面進(jìn)行噴砂工藝；對所述靶材表面進(jìn)行活化處理；對所述靶材表面進(jìn)行水洗處理；利用化學(xué)鍍工藝，在水洗處理后的靶材焊接面上形成金屬鍍層；將化學(xué)鍍處理后的靶材焊接至背板。在不銹鋼靶材的焊接面上化學(xué)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(xiàn)二者的牢固結(jié)合，具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明摸索出了一條穩(wěn)定的在不銹鋼靶材的表面用化學(xué)鍍方法鍍金屬層的工藝流程，并實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C23C14/34GK102383099SQ20111035979
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者姚力軍, 潘杰, 潘靖, 王學(xué)澤 申請人:余姚康富特電子材料有限公司