專利名稱：銅靶材坯塊的檢測方法及銅靶材組件的形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及銅靶材坯塊的檢測方法及銅靶材組件的形成方法。
背景技術：
在半導體制造領域，由于銅相對于鋁具有較高的導電率，因此銅互連線廣泛地應用于半導體器件制作過程中。銅互連線一般通過濺射銅靶材到硅片或介電層上，然后進行刻蝕工藝形成。一般，銅靶材的制作包括提供銅靶材坯料，對該靶材坯料按目標靶材的形狀進行下料，之后對下料后的銅靶材坯料進行多次機械加工，得到目標靶材。對銅靶材坯料進行下料前，需要對該坯料進行質量檢測，現有技術中一般采用采用射線照相法，射線照相是指用X射線或Y射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法，該方法是最基本的，應用最廣泛的一種非破壞性檢驗方法。射線照相檢驗法的原理為射線能穿透肉眼無法穿透的物質使膠片感光，當X射線或Y射線照射膠片時，與普通光線一樣，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產生潛影，由于不同密度的物質對射線的吸收系數不同，照射到膠片各處的射線能量也就會產生差異，便可根據暗室處理后的底片各處黑度差來判別缺陷。上述檢測合格后，進行對銅靶材的制作，制作完畢后，需將符合濺射性能的銅靶材與具有一定強度的背板結合形成靶材組件。該背板可以在銅靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并具有傳導熱量的功效。靶材組件在出廠前，需對靶材再進行一次檢測。在此次檢測過程中，靶材質量不合格的靶材組件需被銷毀。然而，本發(fā)明的發(fā)明人仔細對靶材坯料的檢測過程及焊接工藝進行研究發(fā)現，在出廠前再次對靶材進行檢測中的不合格靶材并非由于焊接工藝引起，而是由于現有技術對銅靶材坯料的檢測未檢測出不合格的坯料弓丨起的。有鑒于此，實有必要對銅靶材坯料的檢測方法進行改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是提供一種新的銅靶材坯料的檢測方法，可以避免不合格銅靶材坯料的漏檢，進而避免漏撿出的不合格坯料被進一步加工而導致形成靶材組件后才被認定不合格的狀況。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種銅靶材坯塊的檢測方法，包括提供銅靶材坯塊，所述銅靶材坯塊材質為超高純銅；對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為5 20MHz。可選的，所述超聲波的頻率為15MHz?？蛇x的，對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測是用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊進行檢測。可選的，在對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測前還包括用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測?？蛇x的，所述用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測包括計算所述銅靶材坯塊的標準試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預設范圍時調整超聲波探傷儀的感度?？蛇x的，所述標準試樣的缺陷率的預設范圍設定為2. 57% -2. 77%，所述超聲波探傷儀的感度為陽 60dB?？蛇x的，所述超聲波檢測是以水為介質?？蛇x的，所述超聲波探傷儀包括發(fā)送超聲波和接收超聲波反射的超聲波探頭，所述超聲波探頭伸入水中的深度為6 10mm?？蛇x的，所述超聲波探傷儀還包括對所述超聲波進行濾波的過濾器，所述過濾器的頻率為5MHz?？蛇x的，所述超聲波探傷儀還包括帶動超聲波探頭進行移動的超聲波探頭架，所述超聲波探頭架與銅靶材坯塊頂面的距離為^mm。此外，本發(fā)明還提供一種銅靶材組件的形成方法，包括利用上述描述的檢測方法對銅靶材坯料進行檢測；對合格的銅靶材坯料進行加工以形成銅靶材；將銅靶材焊接至背板，形成銅靶材組件?？蛇x的，所述加工包括切割、塑性成型中的至少一種。與現有技術相比，上述技術方案具有以下優(yōu)點對銅靶材坯塊進行超聲波檢測，該檢測無需破壞銅靶材坯塊，通過對超聲波信號特征進行分析，可以得到銅靶材坯塊的缺陷位置、大小和形狀評價的定量化直觀結果。并且這里的超聲波檢測比傳統(tǒng)的射線照相檢驗法具有更高準確度，從而可以避免不合格銅靶材坯料的漏檢，進而避免漏撿出的不合格坯料被進一步加工而導致形成靶材組件后才被認定不合格的狀況。


圖1是本發(fā)明實施方式銅靶材坯塊的檢測方法的基本流程圖；圖2是本發(fā)明實施例銅靶材坯塊的檢測方法的流程圖；圖3是本發(fā)明實施例的銅靶材坯塊的標準試樣的電子掃描圖；圖4是本發(fā)明實施例銅靶材坯塊的檢測方法的檢測示意圖。
具體實施例方式正如背景技術所述，現有技術中一般是對焊接后的銅靶材再次進行檢測，出現不合格的靶材會被認為是由焊接工藝引起的，因而總是不斷地改進焊接工藝，以提高銅靶材成品的良率。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，在出廠前再次對靶材組件進行檢測中的不合格靶材并非只是由于焊接工藝引起，現有檢測方法對銅靶材坯料的檢測不準確而未能充分檢測出不合格的坯料也是一個重要原因。進而，本發(fā)明人提出采用超聲波對銅靶材坯塊進行檢測，超聲波檢測是一種無損探傷檢測，通過對超聲波信號特征的分析可以得到銅靶材坯塊的缺陷位置、大小和形狀等直觀結果，克服了現有技術中采用的射線照相法對體積型缺陷(氣孔、 夾渣、夾鎢、燒穿、咬邊、焊瘤、凹坑等)檢出率很高，而對面積型缺陷(未焊透、未熔合、裂紋等)，如果照相角度不適當，容易漏檢，以及射線照相法適宜檢驗厚度較薄的工件而不宜較厚的工件，因為檢驗厚工件需要高能量的射線設備，而且隨著厚度的增加，其檢驗靈敏度也會下降的問題。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。由于本發(fā)明重在解釋原理，因此，未按比例制圖。圖1是本發(fā)明實施方式銅靶材坯塊的檢測方法的基本流程圖，所述方法包括步驟S11，提供銅靶材坯塊，所述銅靶材坯塊材質為超高純銅；高純銅的純度至少為 99. 9999% ο步驟S12，對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為5 20MHz。頻率高于20000Hz的聲波稱為“超聲波”，超聲波具有方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠等特點。超聲波檢測是無損檢測方法之一，無損檢測是在不破壞工件前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術方法的統(tǒng)稱。經發(fā)明人研究和分析發(fā)現，不同材料的靶材坯塊，超聲波的穿透能力不同，因此對應選擇的超聲波頻率也不同，針對銅靶材坯塊，確定選擇超聲波的頻率范圍在5 20MHz，例如，5MHz、 10MHz、15MHz、20MHz，其中，以15MHz超聲波檢測的效果較佳。在步驟S12中，可以使用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊進行檢測。超聲波探傷儀是運用超聲檢測的方法來檢測的儀器，其原理是超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化。在實際應用時，為確保超聲波探傷儀工作在一個穩(wěn)定的狀態(tài)下，在對所述銅靶材坯塊進行檢測前，需要先對所述銅靶材坯塊的標準試樣進行超聲波檢測，包括計算所述銅靶材坯塊的標準試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預設范圍時調整超聲波探傷儀的控制參數，例如感度。由于超聲波在水中的傳播距離遠，因此超聲波檢測可以以水為介質，以減少環(huán)境因素(例如空氣)對檢測結果的影響。圖2是本發(fā)明實施例銅靶材坯塊的檢測方法的流程圖，本實施例中，先使用超聲波探傷儀對銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測，若檢測到的缺陷率超出預設范圍，則調整超聲波探傷儀的控制參數；若檢測得到的缺陷率沒有超出預設范圍，則對銅靶材坯塊進行超聲波檢測。參考圖2，本實施例銅靶材坯塊的檢測方法，包括如下步驟步驟S21，提供銅靶材坯塊的標準試樣；步驟S22，使用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測，其中，超聲波頻率選擇為15MHz ；步驟S23，計算超聲波探傷儀檢測到的所述銅靶材坯塊的標準試樣的缺陷率；步驟S24，判斷所述計算得到的缺陷率是否超過預設范圍，若是則執(zhí)行步驟S25， 若否則執(zhí)行步驟S26 ；步驟S25，調整超聲波探傷儀的控制參數，接著執(zhí)行步驟S22 ；步驟S^，提供銅靶材坯塊；
步驟S27，使用超聲波探傷儀對銅靶材坯塊進行檢測，其中，超聲波頻率選擇為 15MHz ；步驟S28，根據超聲波檢測結果，評估銅靶材坯塊的質量。下面結合圖3和4對圖2所示的各步驟進行詳細說明。步驟S21，提供銅靶材坯塊的標準試樣。請參考圖3，其是一種銅靶材坯塊的標準試樣30的示意圖，其中，標準試樣30具有2個缺陷，其中第一缺陷30a (點缺陷)面積較大， 第二缺陷30b面積較小。銅靶材坯塊的標準試樣30與銅靶材坯塊具有相同的性能。步驟S22，使用超聲波探傷儀對銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測，其中，超聲波頻率選擇為15MHz。請參考圖4，其是用超聲波探傷儀對目標檢測物進行檢測的示意圖。如圖4所示，目標探測物40，即圖3所示的銅靶材坯塊的標準試樣30被放置在水中。超聲波探傷儀包括超聲波探頭41、超聲波探頭架42和控制系統(tǒng)(圖中未示出)。超聲波探頭41用于發(fā)送超聲波和接收超聲波反射，超聲波探頭架42用于帶動超聲波探頭41移動。本發(fā)明人發(fā)現，超聲波探頭41伸入水中的深度hi為6 10mm，超聲波探頭架42距目標探測物40頂面的距離h2為55mm時，成像清晰，漏檢幾率低。考慮到超聲波對銅靶材坯塊的穿透能力，本實施例中，超聲波探傷儀的工作頻率選擇為15MHz。一般，超聲波探傷儀還包括有過濾器，用于對超聲波進行濾波，以消除外界噪聲干擾，達到更準確的檢測結果。本實施例中，針對選擇的超聲波頻率為15MHz，過濾器的頻率選擇為5MHz。測試時，超聲波探傷儀的控制系統(tǒng)控制移動超聲波探頭架42，以帶動超聲波探頭 41的移動，使得超聲波探頭41發(fā)出的超聲波可以在目標探測物40的整個表面上傳播，超聲波探頭移動的步長(包括水平方向和豎直方向移動的距離)可以根據目標探測物40的大小來調節(jié)。當超聲波遇到異質界面(如缺陷)時，部分聲波會被反射并被超聲波探頭41接收，超聲波探傷儀的控制系統(tǒng)會將反射的超聲波信號轉換為電信號，通過分析所述轉換的電信號，可以得到缺陷位置、大小和形狀等定量化結果。步驟S23，計算超聲波探傷儀檢測到的銅靶材坯塊的標準試樣的缺陷率。其中，缺陷率=缺陷面積/目標探測物面積(％ )。具體來說，圖4中，標準試樣30的缺陷率=(第一缺陷30a的面積+第二缺陷30b)/標準試樣30的面積(％ )。步驟S24，判斷所述計算得到的缺陷率是否超過預設范圍，若是則執(zhí)行步驟S25，若否則執(zhí)行步驟S26。本實施例中，標準試樣30的缺陷率的預設范圍設定為 2. 57% -2.77%。若計算得到的標準試樣30的缺陷率在2. 57% -2. 77%內，說明超聲波探傷儀處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，則執(zhí)行步驟S26。否則，則執(zhí)行步驟S25。步驟S25，調整超聲波探傷儀的控制參數，接著執(zhí)行步驟S22。超聲波探傷儀包括多個可調的控制參數，例如，工作頻率、增益控制、衰減控制、步長調節(jié)和感度調節(jié)等等。經發(fā)明人研究和分析發(fā)現，針對不同材料的靶材坯塊式，可以對應設置不同的超聲波探傷儀的感度范圍，以確保其檢測穩(wěn)定性，感度又稱為探傷靈敏度。本實施例中，針對銅靶材坯塊， 將感度控制在陽 60dB的范圍內，可以提高超聲波檢測的穩(wěn)定性，感度可以進行微調。在對感度進行微調后，繼續(xù)執(zhí)行步驟S22，再對銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測并計算缺陷率。步驟S^，提供銅靶材坯塊。
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步驟S27，使用超聲波探傷儀對銅靶材坯塊進行檢測，其中，超聲波頻率選擇為 15MHz。對銅靶材坯塊進行檢測與步驟S22基本相同，不同的是，圖4中的目標探測物40 為銅靶材坯塊，超聲波探頭41產生的超聲波在銅靶材坯塊內傳播，以檢測銅靶材坯塊的質量。步驟S28，根據超聲波檢測結果，評估銅靶材坯塊的質量。選用15MHz的超聲進行檢測，在缺陷尺寸較大時檢測效果很好，可以直接從超聲波探頭接收的反射波的高度來判斷界面質量；對于細小的缺陷，通過將反射的超聲波信號轉換為電信號并對其進行分析，可以獲取缺陷的位置、大小和形狀，從而實現對銅靶材坯塊質量好壞的定性和定量的評估，并且，通過檢測能計算出的缺陷率可以精確到小數點后兩位。上述步驟完成后，接著對合格的銅靶材坯料進行加工以形成銅靶材；然后將銅靶材焊接至背板，形成銅靶材組件。上述兩步驟中的工藝可以采用現有的工藝加工。在具體實施過程中，所述加工包括切割、塑性成型中的至少一種。為驗證本發(fā)明的效果，對形成的銅靶材組件進行檢測，出廠前再次對靶材組件進行檢測中，不合格率可以降低5個百分點。綜上所述，上述實施例采用超聲波銅靶材坯塊進行質量檢測，其無需破壞銅靶材坯塊，通過對超聲波信號特征和缺陷特征的分析，可以得到銅靶材坯塊的缺陷位置、大小和形狀評價的定量化直觀結果，從而提高了銅靶材坯塊質量檢測的客觀性和可靠性，并且減少了銅靶材坯塊缺陷檢測的漏檢和誤檢問題。更重要的是，可以避免由于銅靶材坯料漏檢引起的對焊接后的靶材進行檢測時，需對質量不合格的靶材組件進行銷毀造成的背板以及焊接工藝中的能耗的浪費的問題。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，包括提供銅靶材坯塊，所述銅靶材坯塊材質為超高純銅；對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為5 20MHz。
2.如權利要求1所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述超聲波的頻率為 15MHz。
3.如權利要求2所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測是用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊進行檢測。
4.如權利要求3所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，在對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測前還包括用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測。
5.如權利要求4所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述用超聲波探傷儀對所述銅靶材坯塊的標準試樣進行檢測包括計算所述銅靶材坯塊的標準試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預設范圍時調整超聲波探傷儀的感度。
6.如權利要求5所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述標準試樣的缺陷率的預設范圍設定為2. 57% -2. 77%，所述超聲波探傷儀的感度為55 60dB。
7.如權利要求3所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述超聲波檢測是以水為介質。
8.如權利要求7所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀包括發(fā)送超聲波和接收超聲波反射的超聲波探頭，所述超聲波探頭伸入水中的深度為6 IOmm0
9.如權利要求7所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀還包括對所述超聲波進行濾波的過濾器，所述過濾器的頻率為5MHz。
10.如權利要求7所述的銅靶材坯塊的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀還包括帶動超聲波探頭進行移動的超聲波探頭架，所述超聲波探頭架與銅靶材坯塊頂面的距離為 55mm0
11.一種銅靶材組件的形成方法，其特征在于，包括利用權利要求1至10任一項所述的檢測方法對銅靶材坯料進行檢測；對合格的銅靶材坯料進行加工以形成銅靶材；將銅靶材焊接至背板，形成銅靶材組件。
12.如權利要求11所述的形成方法，其特征在于，所述加工包括切割、塑性成型中的至少一種。
全文摘要
一種銅靶材坯塊的檢測方法，包括提供銅靶材坯塊，所述銅靶材坯塊材質為超高純銅；對所述銅靶材坯塊進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為5～20MHz。此外，本發(fā)明還提供一種銅靶材組件的形成方法，包括采用上述的檢測方法對銅靶材坯料進行檢測；接著對合格的銅靶材坯料進行加工以形成銅靶材；之后將銅靶材焊接至背板，形成銅靶材組件。本發(fā)明采用的超聲波檢測比傳統(tǒng)的射線照相檢驗法具有更高準確度，從而可以避免不合格銅靶材坯料的漏檢，進而避免漏撿出的不合格坯料被進一步加工而導致形成靶材組件后才被認定不合格的狀況。
文檔編號G01N29/04GK102393420SQ20111032843
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)明者姚力軍, 潘杰, 王學澤, 陳勇軍 申請人:寧波江豐電子材料有限公司