本发明涉及半导体制造，具体涉及一种靶材组件的焊接方法。
背景技术：
1、溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料，一般被称为溅射靶材。
2、通常，溅射靶材需要和背板焊接制成靶材组件进行使用。在靶材的溅射过程中，背板对靶材组件起到支撑作用，但是靶材组件的工作条件比较恶劣：其工作温度一般为300-600℃，并且靶材组件的一侧以冷却水强冷，另一侧处于高真空环境，两侧压力差巨大。因此，如果靶材组件中靶材与背板之间的焊接质量较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂，甚至从背板脱落，不但无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会导致溅射基台损坏。
3、目前，靶材和背板的常规焊接方式主要包括扩散焊、钎焊、电子束焊以及氩弧焊等方式，其中单一的热等静压扩散焊需要包套材料，成本高昂，靶材整体结合强度不足，另外靶材边缘常常容易出现未焊合的缺陷；单一的钎焊需要焊料，焊料的熔点低，且靶材和背板的结合强度不高，在高温高压的恶劣环境下有脱焊的风险；氩弧焊接是在普通电弧焊原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化为液态并形成熔池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的方法，但是单一的氩弧焊容易产生裂纹、焊瘤或未焊透等问题。
4、例如，cn111136360a公开了一种钴靶材与铜背板的钎焊方法，所述钎焊方法包括：将钴靶材和铜背板的焊接面进行表面喷砂处理，然后进行镀镍处理，之后进行钎焊连接。但是钎焊所需的焊料成本较高，并且镀镍效果对靶材的焊接结合率和焊接强度影响很大，且不易控制。
5、cn111014930a公开了一种钨靶材组件两步热等静压扩散焊接方法，包括：以钨靶坯与al中间层先进行热等静压扩散焊接，然后再将其与铜背板进行第二次热等静压扩散焊接，最终获得钨靶材组件。但是该焊接过程需要使用包套脱气，不仅操作过程繁琐，而且成本较高。
6、因此，提供一种能够简化焊接流程，降低焊接成本，并且靶材和背板具有良好焊接结合率和焊接结合强度的焊接方法，是目前本领域需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种靶材组件的焊接方法，与现有技术相比，本发明提供的焊接方法通过采用氩弧焊和扩散焊结合的焊接工艺，能够在保证靶材组件焊接结合率和焊接结合强度的条件下，避免使用包套材料以及进行脱气步骤，能够简化焊接工艺，降低焊接成本。
2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、本发明提供一种靶材组件的焊接方法，所述焊接方法包括以下步骤：
4、(1)将靶材和背板进行装配，所述靶材放置于背板的靶材放置槽内，所述靶材的侧面和靶材放置槽的内侧面之间设置有坡口，在所述坡口内填充焊丝，然后进行氩弧焊接，得到初步焊接后的靶材组件；
5、(2)将步骤(1)得到的所述初步焊接后的靶材组件进行扩散焊接处理，得到焊接完成的靶材组件。
6、现有工艺中，单一的钎焊需要的焊料较多，成本较高，且焊接结合强度不高，焊料熔点较低，在高温高压条件下易脱焊；单一的扩散焊需要包套材料，成本较高，并且靶材的整体焊接结合强度不高，靶材边缘易发生未焊合缺陷。针对上述问题，本发明提供一种将氩弧焊接和扩散焊接相结合的靶材焊接方法，一方面通过氩弧焊接将靶材和背板位于侧面的接触处焊接结合，初步提高靶材和背板的焊接结合强度；另一方面，通过采用扩散焊接的方法，将靶材和背板的焊接面完全焊合，并且由于氩弧焊接已经将侧面密封，此时无需再使用包套以及进行脱气，能够在保证靶材的焊接结合率和焊接结合强度达到要求的条件下，简化扩散焊接工艺，降低焊接成本。
7、优选地，步骤(1)所述靶材包括铝靶材。
8、优选地，所述背板的材质包括a2024铝合金。
9、优选地，步骤(1)所述装配前将靶材和背板依次进行机加工、清洗和干燥。
10、优选地，步骤(1)所述机加工包括机加工坡口和机加工螺纹。
11、优选地，所述螺纹机加工于背板的焊接面。
12、优选地，所述螺纹的宽度为0.6-0.8mm，例如可以是0.6mm、0.62mm、0.64mm、0.66mm、0.68mm、0.7mm、0.72mm、0.74mm、0.76mm、0.78mm或0.8mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述螺纹的深度为0.6-0.8mm，例如可以是0.6mm、0.62mm、0.64mm、0.66mm、0.68mm、0.7mm、0.72mm、0.74mm、0.76mm、0.78mm或0.8mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，步骤(1)所述清洗的洗液包括异丙酮。
15、优选地，所述清洗的时间为4-6min，例如可以是4min、4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min、5.8min或6min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述干燥的方式包括真空干燥。
17、优选地，所述干燥的真空度＜0.1pa，例如可以是0.09pa、0.08pa、0.07pa、0.06pa、0.05pa、0.04pa、0.03pa、0.02pa或0.01pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述干燥的温度为70-80℃，例如可以是70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述干燥的时间为0.5-1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地，步骤(1)所述焊丝包括铝焊丝。
21、优选地，所述氩弧焊接的焊接电流为140-200a，例如可以是140a、142a、145a、148a、150a、152a、155a、158a、160a、162a、165a、168a、170a、172a、175a、178a、180a、182a、185a、188a、190a、192a、195a、198a或200a，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、本发明中，优选控制氩弧焊接的焊接电流在特定范围，能够进一步控制焊缝的熔深，避免焊缝咬边、烧穿以及未焊透等问题，进一步保证焊接结合率和焊接结合强度。
23、优选地，所述氩弧焊接的焊接电压为10-50v，例如可以是10v、12v、15v、18v、20v、22v、25v、28v、30v、32v、35v、38v、40v、42v、45v、48v或50v，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24、本发明中，优选控制氩弧焊接的焊接电压在特定范围，能够进一步控制焊缝的熔宽，保证焊缝成形，避免焊缝凹陷，进一步提升焊接结合强度和焊接结合率。
25、优选地，所述氩弧焊接的焊接速度为250-300mm/min，例如可以是250mm/min、255mm/min、260mm/min、265mm/min、270mm/min、275mm/min、280mm/min、285mm/min、290mm/min、295mm/min或300mm/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、优选地，所述氩弧焊接的氩气流量为10-20l/min，例如可以是10l/min、11l/min、12l/min、13l/min、14l/min、15l/min、16l/min、17l/min、18l/min、19l/min或20l/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
27、优选地，所述氩气的纯度≥99.99％，例如可以是99.991％、99.992％、99.993％、99.994％或99.995％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
28、优选地，步骤(1)所述坡口的形状包括v形。
29、本发明中，优选控制坡口的形状为v形，能够减少焊丝的用量，并且减少未熔合、夹渣和气孔等缺陷，有助于焊接材料和热量的集中。
30、优选地，所述坡口的宽度为3-5mm，例如可以是3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
31、优选地，所述坡口的深度为5-7mm，例如可以是5mm、5.2mm、5.4mm、5.6mm、5.8mm、6mm、6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm或7mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
32、优选地，步骤(2)所述扩散焊接处理包括依次进行的抽真空和热等静压焊接。
33、优选地，步骤(2)所述抽真空的终点真空度＜0.001pa，例如可以是0.0009pa、0.0008pa、0.0007pa、0.0006pa、0.0005pa、0.0004pa、0.0003pa、0.0002pa或0.0001pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
34、优选地，所述热等静压焊接的温度为150-200℃，例如可以是150℃、152℃、154℃、156℃、158℃、160℃、162℃、164℃、166℃、168℃、170℃、172℃、174℃、176℃、178℃、180℃、182℃、184℃、186℃、188℃、190℃、192℃、194℃、196℃、198℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
35、本发明中，优选控制热等静压焊接的温度在特定范围，能够进一步促进材料间的扩散和结合，进一步提升焊接结合率和焊接结合强度。
36、优选地，所述热等静压焊接的压力≥150mpa，例如可以是150mpa、152mpa、154mpa、156mpa、158mpa、160mpa、162mpa、164mpa、166mpa、168mpa、170mpa、172mpa、174mpa、176mpa、178mpa或180mpa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
37、本发明中，优选控制热等静压焊接的压力在特定范围，能够进一步促进材料的接触和结合，进一步提升焊接结合率和焊接结合强度。
38、优选地，所述热等静压焊接的时间为5-6h，例如可以是5h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h或6h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
39、作为本发明的优选技术方案，所述焊接方法包括以下步骤：
40、(1)将铝靶材和背板依次进行机加工、清洗和干燥，所述机加工包括机加工坡口和在所述背板的焊接面机加工宽度为0.6-0.8mm，深度为0.6-0.8mm的螺纹，所述清洗包括采用异丙酮清洗4-6min，所述干燥包括在真空度＜0.1pa，温度为70-80℃的条件下进行真空干燥0.5-1h，之后将靶材和背板进行装配，所述靶材放置于背板的靶材放置槽内，所述坡口设置于靶材的侧面和靶材放置槽的内侧面之间，所述坡口的形状为v形，所述坡口的宽度为3-5mm，坡口的深度为5-7mm，在所述坡口内填充铝焊丝，然后在焊接电流为140-200a，焊接电压为10-50v，焊接速度为250-300mm/min，氩气流量为10-20l/min的条件下进行氩弧焊接，所述氩气的纯度≥99.99％，得到初步焊接后的靶材组件；
41、(2)将步骤(1)得到的所述初步焊接后的靶材组件抽真空至终点真空度＜0.001pa，然后在温度为150-200℃，压力≥150mpa的条件下进行热等静压焊接5-6h，得到焊接完成的靶材组件。
42、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
43、本发明提供的焊接方法通过氩弧焊接将靶材和背板位于侧面的接触处焊接结合，初步提高靶材和背板的焊接结合强度；并且通过采用扩散焊接的方法，将靶材和背板的焊接面完全焊合。由于氩弧焊接已经将侧面密封，此时无需再使用包套以及进行脱气，能够在保证靶材的焊接结合率和焊接结合强度达到要求的条件下，简化扩散焊接工艺，降低焊接成本。