背板的制作方法与流程

本发明涉及靶材组件技术领域，特别涉及一种背板的制作方法。

背景技术：

在半导体工业中，靶材组件是符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。

背板可以在所述靶材组件装配至溅射机台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。大规模集成电路中常使用铝靶材进行物理气相沉积法镀膜以形成阻挡层，铝靶材在溅射过程中使用磁控溅射，通常使用强度较高、并且导热、导电性高的铜材料作为背板材料，但是必须将铝靶材和背板材料焊接在一起才能加工成半导体工艺所需要的靶材组件，使其既可以可靠地安装在溅射机台上，同时又可以在磁场、电场作用下有效控制以进行溅射。

根据靶材溅射场合的不同，所述背板的形状也会发生相应变化，例如，背板的形状还可以为具有中空环状的背板。对于具有中空环状的背板，可以采用铸锭切断后进行机械加工的方法制作，或者采用铸锭锻伸后进行机械加工的方法制作；然而，上述方法均为由大量的材料被加工掉，导致材料的利用率低下，使得背板的制作成本高。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种背板的制作方法，减少材料的浪费，降低背板的制作成本。

为解决上述问题，本发明提供一种背板的制作方法，包括：提供原材料；将所述原材料进行熔化处理形成液态材料；将所述液态材料浇注在挤压模具中进行挤压铸造，形成初始背板，且所述初始背板中具有贯穿所述初始背板的初始通孔；对所述具有初始通孔的初始背板进行成型处理，形成背板，且所述背板中具有贯穿所述背板的通孔，且所述通孔截面尺寸大于所述初始通孔的截面尺寸。

可选的，所述原材料中的元素包括铝或铜。

可选的，所述挤压模具为垂直合模垂直挤压式模具、水平合模水平挤压式模具或者水平合模垂直挤压式模具。

可选的，所述挤压模具包括：具有凹模腔的凹模；以及具有凸模芯的凸模；所述挤压铸造的过程包括：将所述液态材料浇注至所述凹模腔内；采用所述凸模闭合所述凹模，且所述凸模芯位于所述凹模腔内；所述液态材料在所述凹模腔内产生充填流动，部分液态材料发生凝固；对已凝固的液态材料施加压力以产生塑性变形，未发生凝固的液态材料进行等静压。

可选的，采用电子束加热方式、电磁感应加热方式或者电弧加热方式进行所述熔化处理。

可选的，采用挤压成型工艺进行所述成型处理。

可选的，所述成型处理的工艺参数包括：挤压温度为620℃～1200℃。

可选的，在进行所述成型处理之前，还包括，对所述具有初始通孔的初始背板进行机械加工处理，提高初始背板表面平整度。

可选的，所述机械加工处理过程中，采用金刚石刀具对所述初始背板表面进行车削。

可选的，所述原材料为铝锭；或者，所述原材料为铝废料；或者，所述原材料为铝锭以及合金。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的背板的制作方法的技术方案中，将原材料进行熔化处理形成液态材料；利用液态材料进行挤压铸造，直接形成具有初始通孔的初始背板，且所述初始通孔贯穿所述初始背板；然后对初始背板进行成型处理形成具有通孔的背板，且所述通孔贯穿所述背板，且所述通孔截面尺寸大于所述初始通孔的截面尺寸；显著的减少了材料的浪费，提高了材料利用率，从而降低背板的制作成本。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的背板制作流程示意图；

图2至图7为本发明实施例提供的背板制作过程的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中背板制作过程中材料的利用率低下，使得背板的制作成本高。

现结合一种背板的制作过程进行分析，背板的制作过程包括：提供原材料；对所述原材料进行熔化铸造，形成铸锭；对所述铸锭进行切断形成的若干个初始背板；对所述初始背板表面进行初始加工，且对初始背板进行钻孔工艺以去除所述初始背板中间区域，在所述初始背板内形成贯穿所述初始背板的通孔；对所述具有通孔的初始背板进行挤压成型，形成所需的中空环状的背板。

上述背板制作过程中，熔化铸造形成的铸锭为实心结构，切割所述铸锭获得的初始背板也为实心结构；在将所述初始背板制作为所需的背板过程中，所述初始背板的中心区域的材料被去除，造成大量的材料被浪费，因此背板的制作成本高。

为解决上述问题，本发明提供一种背板的制作方法，包括：提供原材料；将所述原材料进行熔化处理形成液态材料；将所述液态材料浇注在挤压模具中进行挤压铸造，形成初始背板，且所述初始背板中具有贯穿所述初始背板的初始通孔；对所述具有初始通孔的初始背板进行成型处理，形成背板，且所述背板中具有贯穿所述背板的通孔。

本发明提供的背板的制作方法中，通过在原材料的基础上进行挤压铸造，直接形成具有初始通孔的初始背板，且所述初始通孔贯穿所述初始背板；然后对初始背板进行成型处理形成具有通孔的背板，且所述通孔贯穿所述背板；显著的减少了材料的浪费，提高了材料利用率，从而降低背板的制作成本。

以下将结合附图对本发明实施例提供的背板制作方法进行详细说明。

参考图1，图1示出了本发明实施例提供的背板制作流程示意图，所述背板的制作方法包括：

步骤s1、提供原材料；步骤s2、将所述原材料进行熔化处理形成液态材料；

步骤s3、将所述液态材料浇注在挤压模具中进行挤压铸造，形成初始背板，且所述初始背板中具有贯穿所述初始背板的初始通孔；

步骤s4、对所述具有初始通孔的初始背板进行成型处理，形成背板，且所述背板中具有贯穿所述背板的通孔，且所述通孔截面尺寸大于所述初始通孔的截面尺寸。

以下将结合附图对上述各步骤进行详细说明，图2至图7为本发明实施例提供的背板制作过程中的结构示意图。

参考图2，执行步骤s1、提供原材料100。

所述原材料100中的元素包括铝或铜。

所述原材料100的材料与制作的背板的材料相同，根据所需制作的背板的材料，合理的选择所述原材料100的材料。本实施例中，以制作铝背板为例，所述原材料100中的元素包括铝元素。

所述原材料100的形状为棒状或者块状。本实施例中，以所述原材料100的形状为块状为例。在其他实施例中，所述原材料的形状还可以为不规则形状或者粉末状。

所述原材料100为铝锭；或者，所述原材料100为铝废料；或者，所述原材料100还可以为铝锭以及合金，其中，所述合金的材料根据待制作的背板的材料进行确定，且根据待制作的背板的材料确定所述铝锭与合金的质量比。

需要说明的是，本实施例中，为了提高所述原材料100的纯度，相应使得后续制作的背板的纯度得到提高，形成所述原材料100的步骤包括：提供金属粉末，所述金属粉末包括铝或铜；对所述金属粉末进行粉末成型处理，形成初始原材料；对所述初始原材料进行烧结处理，形成所述原材料100，所述原材料100的致密度大于所述初始原材料的致密度。

本实施例中，对所述金属粉末进行粉末成型处理的工艺为冷等静压成型工艺，所述冷等静压成型工艺有利于提高成型的初始原材料密度，且所述初始原材料密度较均匀。

在所述冷等静压成型工艺中，若处理压强过低，则形成的初始原材料中的气体排出量有限；如处理压强过大，金属粉末颗粒之间的位置以及颗粒本身的变形量过大，造成初始原材料内部产生的应力过大，易造成初始原材料破裂或或坍塌的问题。且保压时长也影响着原材料100中气体的排出以及内部压力的传递，在成型期间，原材料100内部气体的排出、颗粒之间的位移和颗粒本身的变形均需要一定的时间，而且原材料100内的应力是从最外层逐渐向内部传递，为保证应力传递进行充分且气体充分排出，所述保压时长不宜过短。

为此，本实施例中，所述冷等静压成型工艺的工艺参数包括：处理压强为150mpa～250mpa，保压时长为10min～30min，处理温度为20℃～60℃。

本实施例中，在真空烧结炉中进行所述烧结处理，工艺参数包括：烧结温度为1300℃～2000℃，保温时间为5h～10h。所述烧结处理有利于进一步提高原材料100的致密度。

参考图3，执行步骤s2，将所述原材料100进行熔化处理101，形成液态材料。

本实施例中，采用电子束加热方式进行所述熔化处理101。

具体地，采用电子束对所述原材料100进行轰击，电子束中的高能电子对所述原材料100进行轰击，动能转化为热能从而对所述原材料100进行加热，使得所述原材料100熔化形成液态材料。

在其他实施例中，还可以采用电磁感应加热方式或者电弧加热方式进行所述熔化处理。

本实施例中，提供器皿102，所述器皿102用于盛装所述具有液态材料，后续会将所述器皿102内的液态材料浇注至挤压模具中。

参考图4及图5，执行步骤s3，将所述液态材料浇注在挤压模具中进行挤压铸造，形成初始背板105，且所述初始背板105中具有贯穿所述初始背板105的初始通孔104。

其中，图4示出了挤压铸造过程的结构示意图，图5示出了初始背板105的俯视结构示意图。

所述液态材料的温度高于前述原材料100(参考图3)的熔点，本实施例中，所述液态材料的温度范围为620℃～1200℃。所述挤压模具可以为垂直合模垂直挤压式(立式)模具、水平合模水平挤压式(卧式)模具或者水平合模垂直挤压式(混合型)模具。

本实施例中，以所述挤压模具为垂直合模垂直挤压式模具为例，所述挤压模具包括：具有凹模腔11的凹模12；以及具有凸模芯13的凸模14。

所述凹模12中还包括包围所述凹模腔11的凹模壁(未标示)、与所述凹模壁底部相连的连杠结构(未标示)，所述连杠结构用于将成模后的初始背板105从挤压模具中顶出，还包括，包围所述凹模壁的支撑结构。

所述挤压铸造的过程包括：将所述液态材料浇注至所述凹模腔11内；采用所述凸模14闭合所述凹模12，且所述凸模芯13位于所述凹模腔11内；所述液态材料在所述凹模腔11内产生充填流动，位于凹模腔11内的部分液态材料发生凝固；然后对已凝固的液态材料施加压力以产生塑性变形，未发生凝固的液态材料进行等静压，同时在压力作用下凝固，从而形成具有初始通孔104的所述初始背板105。

本实施例中，所述初始通孔104的剖面形状为圆环形。在其他实施例中，所述初始通孔的剖面形状还可以为三角形、规则多边形或者不规则形状，其中，所述规则多边形包括正方形。

本实施例中，所述初始背板105的剖面形状也为圆形。在其他实施例中，所述初始背板的剖面形状还可以为三角形、规则多边形或者不规则形状，其中，所述规则多边形包括正方形。

后续会还包括，对所述具有初始通孔104的初始背板105进行成型处理，形成具有通孔的背板。为了提高形成的背板的质量，在进行所述成型处理之前，还包括，对所述具有初始通孔104的初始背板105进行机械加工处理，提高初始背板105表面平整度。以下将结合附图进行详细说明。

参考图6，对所述具有初始通孔104的初始背板105进行机械加工处理106，提高初始背板105表面平整度。

图6为对所述初始背板105进行机械加工处理106时的侧视图。

本实施例中，所述机械加工处理106过程中，采用金刚石刀具21对所述初始背板105表面进行车削，可以去除所述初始背板105表面的毛刺等缺陷。

所述机械加工处理106可以仅对初始背板105的焊接面进行处理，其中，所述初始背板105的焊接面也可以认为为后续形成的背板的焊接面，当后续形成的背板用于制作靶材组件时，所述焊接面为与所述靶材相接触的面。

在所述机械加工处理106过程中，所述初始背板105还绕所述初始背板105的中心轴线进行旋转，从而对初始背板105的整个表面进行机械加工处理106。

参考图7，执行步骤s4，对所述具有初始通孔104的初始背板105进行成型处理107，形成背板108，且所述背板108中具有贯穿所述背板108的通孔109，且所述通孔109截面尺寸大于所述初始通孔104截面尺寸。

经历过所述成型处理107后，形成的背板108的致密度大于初始背板105的致密度，从而形成符合需求的所述背板108。

所述通孔109截面尺寸大于所述初始通孔104截面尺寸，其中，所述截面尺寸为在平行于所述背板108焊接面方向上的截面的尺寸。

本实施例中，采用挤压成型工艺进行所述成型处理107。具体地，对所述初始背板105进行成型处理107的过程包括：将所述具有初始通孔104的初始背板105置于挤压装置的加压模中进行挤压成型，所述挤压装置包括锻压机、空气锤或压延机，通过控制挤压温度以及挤压比，可以精确控制形成的背板108的成型尺寸以及精度。其中，挤压比是指挤压前的初始背板105的总横断面积与挤压后的背板108的总横断面积之比。

所述成型处理107过程中向所述初始背板105提供三向压应力。本实施例中，所述挤压温度为620℃～1200℃，挤压比为2～5。

由于在对所述初始背板105进行成型处理107之前，所述初始背板105中具有贯穿所述初始背板105的初始通孔104，因此在所述成型处理107过程中或者成型处理107之前无需在初始背板105中进行钻孔工艺，因此对所述初始背板105进行成型处理107过程中材料浪费量显著减少，节约了制作背板108所需的材料量，从而降低了背板108的制作成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。