专利名称：一种靶材加工的工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺领域，特别涉及一种靶材加工的工具。
背景技术：
在半导体工艺领域，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和具有一定强度的背板相 结合而构成。其中，所述靶材可以由许多材料来制成，例如，铜、铝、钛等金属材料，也可以由 合金材料制成，例如，铜合金、铜锰合金等。其中铜锰合金是一种常用的用于制作靶材的合 金材料。在制作靶材过程中，对靶材进行加工是非常重要的一个环节。在现有技术中，一般 是通过精加工车床对所述铜锰合金靶材进行包括磨孔、刻水槽等机械加工。其中，现有的精 加工车床上所使用的刀具通常包括前角和后角，所述前角决定刀具锋利程度，后角决定刀 具与工件摩擦，为了使刀刃的强度不被削弱，通常后角较小(一般在15度左右)，这样不但 可以防止车床运转时，因为震动过大而对刀具稳定性产生的影响，而且可以延长刀具上刀 刃的使用寿命。但是，当使用后角较小的刀具在靶材上加工V形水槽时，很容易磨到靶材的 已加工表面，造成产品损伤，因此很难将水槽尺寸加工到位。另外，现有由于整圆的靶材通常无法完全放置于溅射反应容器内，进行等离子体 溅射工艺。因此，通常在制造水槽前先从毛坯材料上切割出形状尺寸完全相同的至少三个 扇形结构靶材，然后再对所述扇形靶材进行水槽加工；然后将至少三个扇形结构靶材逐个 放入容器内，拼接成整圆的靶材。但是这样会产生两个问题一方面，由于是对所述至少三 个扇形结构靶材的水槽分别进行加工，因此当将它们拼接成一个整圆靶材时，所述各个水 槽之间可能因为一些尺寸上的误差而不能完全配合；另一方面，所述各个扇形结构靶材之 间也可能由于边缘尺寸上的误差而不能完全配合。综上所述，可以发现这些问题对于靶材加工的精度、效率产生一定的影响，但是目 前还没有较好的技术方案来解决这些问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种靶材加工工具，使得所述靶材上的水槽在整圆状态 下能一次加工到位；待所述水槽以及其他各尺寸加工到位后保证所述靶材的精确分割。为解决上述问题，本发明提供了一种靶材加工工具，包括刀具，用于在靶材上加工 V型水槽，所述刀具包括刀片和与刀片连接的刀柄，所述刀片的后角由V型水槽夹角决定，V 型水槽夹角越大，后角越小，V型水槽夹角越小，后角越大。优选地，所述V型水槽夹角为60度时，所述刀片后角为30度。优选地，所述刀片的尺寸由水槽尺寸决定。优选地，所述刀片与所述刀柄为一体成型。优选地，所述刀片与所述刀柄之间通过连接件相连接。优选地，所述连接件为螺栓和螺孔、或螺钉、或卡槽和卡扣。
优选地，所述刀片的材料为硬质合金钨钢，刀柄的材料为45号钢。另一方面，本发明还提供了一种靶材加工工具，包括基板，所述基板包含靶材承 载区和固定区；所述靶材承载区位于基板中央区域；所述固定区位于基板边缘区域，用于 将基板固定于切割机台上；所述靶材承载区内还包含切割定位部。优选地，所述切割定位部为中空，包括一个连通孔和至少三个走线槽。优选地，所述连通孔位于基板中间部分，所述走线槽由连通孔外周向外延伸，所述 连通孔与所述走线槽之间相互连通。优选地，所述各走线槽的中线的延长线相交于所述连通孔的中心。优选地，相邻两走线槽之间的夹角均相等。优选地，所述走线槽的形状为矩形或菱形。优选地，所述连通孔的形状为方形或圆形。 优选地，所述靶材承载区内还包括若干个承载件，其用于固定所述靶材。优选地，所述承载件是螺纹孔与螺栓组合，或螺栓与螺母组合。优选地，所述靶材承载区内还包括一个定位销，所述定位销用于防止所述靶材在 靶材承载区的定位错误。优选地，所述固定区由所述基板边缘处的若干个定位孔构成，用于将所述基板固 定于切割机台上。优选地，所述切割机台是慢走丝线切割机台。与现有技术相比，本发明具有以下优点首先，通过改装现有的车床刀具，使所述 刀具的刀片后角增大到30度，使其在加工整圆状态下所述靶材的V形水槽时不会碰到已经 加工的表面。其中所述刀片的后角由V型水槽夹角决定，V型水槽夹角越大，后角越小，V型 水槽夹角越小，后角越大。另一方面，通过设计一种基板来装夹所述整圆靶材，其中所述基板包含靶材承载 区和固定区；所述靶材承载区位于基板中央区域；所述固定区位于基板边缘区域，用于将 基板固定于切割机台上；所述靶材承载区内还包含切割定位部。通过所述基板可以将所述 整圆靶材固定在切割机上，并在所述基板上设置相应的切割定位部，使得所述整圆靶材能 够切割成所需形状结构的靶材。
图1是本发明所述一种靶材加工工具中所使用的刀具的结构示意图；图2是本发明所述一种靶材加工工具中所使用的基板的正面结构示意图；图3是通过使用本发明所述一种靶材加工工具完成对所述整圆靶材加工后的效 果图。
具体实施例方式发明人发现在现有的对靶材进行加工时，所使用的精加工车床的刀具后角一般较 小(通常在15度左右)，这样虽然可以防止当车床震动过大时对刀具稳定性的影响，同时 也可以延长刀刃的使用寿命。但是，当使用这种刀具加工靶材上的水槽时，由于刀具的后角 较小，可能会磨到已加工的表面。尤其在加工V形水槽的底部位置时，就会磨蹭到附近水槽壁，从而造成靶材的损伤。因此，当使用后角较小的刀具时，常常很难将所述靶材上的水槽 尺寸加工到位。另一方面，由于整圆的靶材通常无法完全放置于溅射反应容器内，进行等离 子体溅射工艺。因此，通常在制造水槽前先从毛坯材料上切割出形状尺寸完全相同的至少 三个扇形结构靶材，然后再对所述扇形靶材进行水槽加工；然后将至少三个扇形结构靶材 逐个放入容器内，拼接成整圆的靶材。但是，由于是对所述至少三个扇形结构靶材的水槽分 别进行加工，因此当将它们拼接成一个整圆靶材时，所述各个水槽之间可能因为一些尺寸 上的误差而不能完全配合；此外所述各个扇形结构靶材之间也可能由于边缘尺寸上的误差 而不能完全配合。针对上述这些问题，本发明提供了一种用于靶材加工工具，包括刀具，用于在靶材 上加工V型水槽，所述刀具包括刀片和与刀片连接的刀柄。在现有刀具的基础上，通过磨大 所述刀片的后角使得所述刀具在加工V型水槽时不会摩擦到已加工的表面。另一方面，还 提供了一个用于装夹所述靶材的基板，所述基板包含靶材承载区和固定区；所述靶材承载 区位于基板中央区域；所述固定区位于基板边缘区域，用于将基板固定于切割机台上。进 一步地，所述靶材承载区内还包含切割定位部，其可以根据需求使切割机准确地切割所述 整圆靶材。综上所述，通过使用本发明所述的一种靶材加工工具，可以实现对整圆靶材上的 V型水槽一次加工到位，提高了生产效率，同时通过本发明所述的基板可以在对所述整圆靶 材进行切割时合理地定位装夹。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。需要说明的是，本发明描述的实施例中所述靶材是以铜锰合金靶材为例进行描 述，在实际应用中，本发明所述的靶材加工工具也可以应用于其他材质的靶材，例如铜铝合 金靶材等，这并不影响本发明的实质，在此不予赘述。本领域技术人员理解，通常对靶材的机械加工是通过车床来完成的。具体地，所述 加工流程大致如下首先将所述待加工的靶材装夹在车床的卡盘上，然后调整刀具的位置， 利用所述车床上的进给箱使刀片进给到合适的加工位置，接着启动车床对所述靶材进行加 工。在本发明中，所述加工过程主要是在所述整圆靶材上加工V型水槽，其中所述各个V型 水槽位于所述整圆靶材的表面，并且与所述整圆靶材呈同心圆环。进一步地，本发明使用的刀具是在现有刀具的基础上进行改进，主要是通过将所 述刀具的刀片后角磨大，使其在加工所述V型水槽时不会磨到已加工的表面。例如，当所述 刀具加工V型水槽的底部时，增大刀片的后角可以防止所述刀具摩擦到所述V型水槽的侧壁。实施例一具体地，参考如图1所示的本发明所使用的刀具结构示意图。如图1所 示，所述刀具主要由刀柄11和刀片12构成，所述刀柄11可以由45号钢(含碳成分0. 45% 左右)制成，所述刀片12可以由硬质合金钨钢制成。进一步地，其中所述刀片12和所述刀 柄11之间的连接方式可以有多种形式。例如，所述刀片12和所述刀柄11可以是一体成型 的；又例如，所述刀片12可以通过连接件与所述刀柄11相连接。具体地，在本实施例的一 个优选方式中，例如所述刀片12可以通过螺钉与所述刀柄11相连接。又例如，所述刀片12 还可以通过螺栓和与之相匹配的螺孔来固定在所述刀柄11上。又例如，在所述刀柄11上还 可以通过设置一个卡槽，并提供相匹配的卡扣来将所述刀片12固定在所述刀柄11上。所述刀片12优选地固定在所述刀柄11的前端，并且所述刀片12的尺寸可以根据需要加工的 水槽的尺寸来决定。进一步地，通过采用现有的自磨刀具的方法磨所述刀具的刀片后角，例 如可以通过专用的磨刀机来磨削所述刀具的刀片后角。其中，所述后角即是所述刀片12与 切削平面间的夹角，通常所述刀具的后角较小，一般在15度左右。本领域技术人员理解，如 果增大所述刀具的后角，则刀片12刃口的强度降低。因此在实际应用中，所述刀具的刀片 后角大小需要调整到一个合适的角度，既能够满足在加工过程中，所述刀具不会磨到靶材 上已加工的表面，同时又能够保证刀片12刃口的强度。在本实施例的一个优选方式中，如 图3所示，所述整圆靶材3上包括若干个V型水槽311，其中所述各个V型水槽311与所述 整圆靶材3呈同心圆环，并且所述V型水槽311的开口角度为60度，所述V型水槽311间 还设有若干个圆孔312。本领域技术人员理解，由于实际需要所述靶材的V型水槽夹角设 定为60度，因此在本实施中将所述刀具的刀片12的后角增大到30度(即图1中β为30 度)。通过实际操作发现，当所述刀片后角为30度时能够达到防止刀具摩擦到已加工表面 的效果。进一步地，当使用刀具加工靶材上的V型水槽时，所述刀具的刀片后角的大小由V 型水槽夹角决定，V型水槽夹角越大，所述刀片的后角越小；V型水槽夹角越小，所述刀片的 后角越大。本领域技术人员可以针对待加工靶材上不同开口夹角的V型水槽来相应地改变 所述后角的大小，但是同时也必须考虑所述刀具刀片的强度等因素。此外，通过所述刀具还可以对所述靶材其他各个尺寸进行加工。具体地，例如，可 以通过所述刀具切割所述靶材的余量，使其符合实际需求的尺寸。又例如，还可以通过所述 刀具对所述靶材表面进行磨孔、切边等其他机械加工操作，这并不影响本发明的实质，在此 不予赘述。。实施例二 根据实施例一所述，使用图1所示的刀具，可以对所述整圆靶材上的V 型水槽以及其他各尺寸加工到位。进一步地，再使用本发明所述的基板对所述整圆的靶材 进行装夹定位，从而便于后续对所述靶材的切割。具体地，参考图2所示的基板的正面结构示意图。具体地，如图2所示，所述基板 2的正面包括固定区21和靶材承载区22。其中所述固定区21是由若干个定位孔组成(图 2中为三个)，用于将所述基板2固定于切割机台(图2中未示出)上。本领域技术人员理 解，在实际应用中，可以通过所述定位孔确定正确的加工位置，然后通过用高精度触头打表 仪打表，接着用压板将所述基板2固定在切割机加工平台上。所述靶材承载区22位于所述 基板2的中央区域，包括若干个承载点、定位销222以及切割定位部223。其中，本领域技术 人员可以提供与所述承载点相匹配的连接件来固定所述靶材。优选地，如图2中所示，所述 承载点是若干个螺纹孔221 (图2中所示为六个)、相应地，可以提供与所述螺纹孔221相匹 配的螺丝来配合所述螺纹孔221用于固定所述靶材。所述定位销222用于防止所述靶材在 靶材承载区的定位错误，例如在加工内部形状较为复杂的靶材时，为防止所述靶材定位角 度错误，在某一特定的位置上可以通过使用所述定位销222来防止靶材的错误定位。进一步地，由于在本发明中需要将所述整圆的靶材切割成三片形状尺寸完全相同 的扇形结构靶材，因此在本实施例中，如图2所示，所述切割定位部223是中空的，即所述切 割定位部223贯穿于所述基板2。具体地，所述切割定位部223包括一个连通孔和三个走线 槽。其中所述连通孔是圆形孔，位于所述基板2的中间部分，所述走线槽是矩形孔，并由所述连通孔外周向外延伸，并与所述连通孔之间相互连通。进一步地，所述三个走线槽的中线 的延长线相交于所述连通孔的中心，并且所述相邻两个走线槽之间的夹角相等(在本实施 例中所述夹角为120度)。进一步地，图2所示的是所述基板的正面结构，而所述基板2的 背面结构与其正面结构相对应，并且所述基板具有一定厚度，所述厚度值可以根据实际需 求来设定，这并不影响本发明的实质，在此不予赘述。然后，当使用如图2所示的基板来装夹所述整圆靶材时，首先将所述基板2置于所 述靶材之上，并使所述靶材位于所述基板2的靶材承载区22内，进一步地，使所述靶材承 载区22上的若干个螺纹孔221 (如图2所示为六个所述螺纹孔)与所述铜锰合金靶材上 的螺纹孔相对应放置，然后通过使用与所述螺纹孔221相匹配的螺丝与之配合来固定所述 靶材。接着，通过所述基板2上固定区21将所述基板2固定在相应的切割机台上，如图2 所示，所述固定区21包括位于所述基板2边缘的三个定位孔。需要说明的是，在本发明所 述的实施例中，所述切割机台为慢走丝线切割机，其中所述慢走丝线切割机是通过钼丝电 极产生的电火花线对所述靶材进行切割，其具体的工作原理可以参考现有技术中相关的描 述，在此不予赘述。进一步地，参考如图3所示的通过使用本发明所述一种靶材加工的工具完成对所 述整圆靶材加工后的效果图。具体地，首先，通过在车床上使用如图1所示的刀具对所述整 圆靶材进行加工后，如图3所示，所述整圆靶材3上包括若干个V型水槽311，其中所述各个 V型水槽311与所述整圆靶材3呈同心圆环，并且所述V型水槽311的开口角度为60度。 通过所述刀具还可以对若干个位于所述V型水槽311间的圆孔312进行加工，本领域技术 人员还可以根据对所述靶材的具体设计要求，使用本发明所述刀具对所述靶材进行各种加 工工艺，在此不予赘述。然后，再通过如图2所示的基板2对所述靶材3进行合理地定位装夹，其具体装夹 过程可以参考图2所描述的实施方式，在此不予赘述。进一步地，在完成对所述靶材3的装 夹后，本发明是通过慢走丝线切割的方法对所述整圆靶材3进行切割。在切割过程中，所述 慢走丝线切割是通过钼丝电极产生的电火花线沿着所述基板2的切割定位部223上的三个 矩形孔的中线位置对所述整圆靶材3进行切割。最终将所述整圆靶材3切割成大小尺寸完 全相同的三片扇形的铜锰合金靶材，如图3中所示的扇形结构靶材31、扇形结构靶材32以 及扇形结构靶材33，其中所述三片扇形靶材的圆心角均为120度。在所述实施例二的一个变化例中，所述基板2上的切割定位部223并不局限于如 图2所示的形状。例如，所述连通孔还可以是方形孔，所述走线槽还可以是菱形孔，这并不 影响本发明的实质，在此不予赘述。又例如，针对图2所述的实施例，所述切割定位部也可 以只由三个走线槽(假设所述走线槽为矩形)组成，其中所述三个走线槽的中线相较于所 述基板的中心，并且所述相邻两走线槽之间的夹角均为120度。通过使用这样的切割定位 部也能实现本发明所述的将整圆靶材切割成三片大小尺寸相同的扇形结构靶材，其中所述 扇形结构靶材的圆心角为120度。进一步地，还可以根据不同的靶材切割要求来变化所述基板上切割定位部的形状 结构。例如，当需要将所述整圆靶材切割成圆心角为90度的扇形结构靶材时，相应地，所述 切割定位部可以由四个走线槽组成，其中所述四个走线槽的中线相较于所述基板的中心， 并且所述四个走线槽的任意相邻两条中线的夹角为90度。又例如，当需要将所述整圆靶材切割成圆心角为60度的扇形结构靶材时，相应地，所述切割定位部可以由六个走线槽组 成，其中所述六个走线槽的中线相较于所述基板的中心，并且所述六个走线槽的任意相邻 两条中线的夹角为60度。本领域技术人员理解，这样相类似的变化例并不影响本发明的实 质，在此不予赘述。 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明 的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案 的保护范围。
权利要求
1.一种靶材加工工具，包括刀具，用于在靶材上加工V型水槽，所述刀具包括刀片和与 刀片连接的刀柄，其特征在于，所述刀片的后角由V型水槽夹角决定，V型水槽夹角越大，后 角越小，V型水槽夹角越小，后角越大。
2.根据权利要求1所述靶材加工工具，其特征在于，所述V型水槽夹角为60度时，所述 刀片后角为30度。
3.根据权利要求2所述靶材加工工具，其特征在于，所述刀片的尺寸由水槽尺寸决定。
4.根据权利要求1所述靶材加工工具，其特征在于，所述刀片与所述刀柄为一体成型。
5.根据权利要求1所述靶材加工工具，其特征在于，所述刀片与所述刀柄之间通过连 接件相连接。
6.根据权利要求5所述靶材加工工具，其特征在于，所述连接件为螺栓和螺孔、或螺 钉、或卡槽和卡扣。
7.根据权利要求1所述靶材加工工具，其特征在于，所述刀片的材料为硬质合金钨钢， 刀柄的材料为45号钢。
8.—种靶材加工工具，其特征在于，包括基板，所述基板包含靶材承载区和固定区； 所述靶材承载区位于基板中央区域；所述固定区位于基板边缘区域，用于将基板固定于切 割机台上；所述靶材承载区内还包含切割定位部。
9.根据权利要求8所述靶材加工工具，其特征在于，所述切割定位部为中空，包括一个 连通孔和至少三个走线槽。
10.根据权利要求9所述靶材加工工具，其特征在于，所述连通孔位于基板中间部分， 所述走线槽由连通孔外周向外延伸，所述连通孔与所述走线槽之间相互连通。
11.根据权利要求10所述靶材加工工具，其特征在于，所述各走线槽的中线的延长线 相交于所述连通孔的中心。
12.根据权利要求11所述靶材加工工具，其特征在于，相邻两走线槽之间的夹角均相寸。
13.根据权利要求12所述靶材加工工具，其特征在于，所述走线槽的形状为矩形或菱形。
14.根据权利要求11所述靶材加工工具，其特征在于，所述连通孔的形状为方形或圆形。
15.根据权利要求8所述靶材加工工具，其特征在于，所述靶材承载区内还包括若干个 承载件，其用于固定所述靶材。
16.根据权利要求15所述靶材加工工具，其特征在于，所述承载件是螺纹孔与螺栓组 合，或螺栓与螺母组合。
17.根据权利要求8所述靶材加工工具，其特征在于，所述靶材承载区内还包括一个定 位销，所述定位销用于防止所述靶材在靶材承载区的定位错误。
18.根据权利要求8所述靶材加工工具，其特征在于，所述固定区由所述基板边缘处的 若干个定位孔构成，用于将所述基板固定于切割机台上。
19.根据权利要求8所述靶材加工工具，其特征在于，所述切割机台是慢走丝线切割机台。
全文摘要
本发明提供了一种靶材加工工具，包括刀具，用于在靶材上加工V型水槽，所述刀具包括刀片和与刀片连接的刀柄，所述刀片的后角由V型水槽夹角决定。另一方面，本发明还提供了基板，所述基板用于在对所述靶材切割时对其进行定位装夹，所述基板包含靶材承载区和固定区；所述靶材承载区位于基板中央区域；所述固定区位于基板边缘区域，用于将基板固定于切割机台上；所述靶材承载区内还包含切割定位部。本发明旨在通过增大刀具的后角，使所述刀具对整圆靶材加工V型水槽时，不会磨到已加工的表面，并在对所述整圆靶材进行切割时，采用所述基板合理定位装夹所述整圆的铜锰合金靶材，提高了定位精度，最终保证了产品尺寸的精确性。
文档编号B23H7/02GK102091796SQ20101060309
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者姚力军, 潘杰, 王学泽, 袁锦泽 申请人:宁波江丰电子材料有限公司