一种含铝靶材的自动抛光工艺方法

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，涉及一种含铝靶材的自动抛光工艺方法。

背景技术

随着半导体行业的快速发展，镀膜材料作为半导体电子器件制造的重要材料，其需求量也日益增加。靶材作为一种重要的镀膜材料，在集成电路、平面显示、太阳能、光学器件等领域具有广泛的应用，由靶材制备薄膜最常用的方法包括溅射镀膜法，为保证薄膜产品的优异性能，对靶材的结构等特征均有要求，因而需要对靶材的制备工艺进行控制，以得到符合溅射要求的靶材。

抛光处理是靶材制备过程中的重要操作步骤之一，对于靶材的表面性能，例如粗糙度、平整度等参数有重要影响，然而目前的抛光工艺，往往会造成表面粗糙度不稳定以及色泽不均匀，且人工操作或半自动操作时的抛光效率较低，且根据靶材材质的不同，抛光参数也需要调整，然而人工操作难以精确调节参数，造成工艺稳定性较差，产品的合格率降低，因而需要针对不同的靶材选择合适的自动抛光工艺，提高生产效率及产品品质。

CN 111975465A公开了一种钼靶材溅射面的抛光工艺，所述抛光工艺包括依次进行的第一机械抛光、第二机械抛光、第三机械抛光及第四机械抛光；所述第一机械抛光中的进给速度为2～3m/min；所述第二机械抛光中的进给速度为4～5m/min；所述第三机械抛光中的进给速度为6～8m/min；所述第四机械抛光中的进给速度为7～9m/min，该抛光工艺主要是对钼靶材的溅射面进行抛光，主要控制参数为各级抛光的进给速度，对于加工高度的选择并未公开，且未公开采用的抛光设备。

CN 107866721A公开了一种靶材组件的加工方法，包括：提供具有待加工面的靶坯；采用砂带对待加工面进行自动抛光处理以形成溅射面；该加工方法中虽然包括自动抛光处理，但并未明确处理的靶材种类，其公开的粗抛光、精抛光等工艺并未明确加工高度及进给速度，且加工时间较长，该工艺较为简略，难以实现精确加工。

综上所述，对于某些特定种类的靶材，还需要根据材料特性选择合适的自动抛光工艺，配合抛光设备的运行，达到更好的抛光效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种含铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法根据靶材材质的选择，采用不同型号的砂带对靶材溅射面进行自动抛光，所用砂带的粒度依次减小，并通过抛光工艺参数的控制，以保证抛光后靶材的粗糙度，使其满足后续的使用要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种含铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光设备对含铝靶材的溅射面进行自动抛光，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，抛光所用砂带的粒度依次递减，得到抛光后的含铝靶材。

本发明中，对于靶材的自动抛光工艺，根据靶材材质的不同，相应的抛光工艺也会不同，根据自动抛光设备的结构，砂带与靶材溅射面接触，通过选择不同的砂带，根据其磨料粒度的不同选择多道抛光工序，并依次减小粒度，由抛光粗处理过渡到抛光细处理，再到抛光精处理，以保证溅射面抛光后的平整性，得到符合溅射要求的靶材；所述抛光工艺自动化进行，稳定性好，减少了人工操作，提高生产效率，并提高靶材合格率。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述含铝靶材自动抛光前，先与背板结合，形成靶材组件。

优选地，所述含铝靶材包括铝靶材或铝合金靶材。

优选地，所述背板包括铜背板或不锈钢背板。

本发明中，所述含铝靶材是以铝为主元素的单质靶材或合金靶材，其中铝合金靶材可选择铝钕合金靶材、铝铜靶材、铝硅靶材等。

作为本发明优选的技术方案，所述自动抛光过程中，靶材随自动抛光设备的传送带运动，所述靶材的溅射面朝上。

优选地，所述砂带绕于自动抛光设备的砂轮上转动，所述砂轮位于靶材上方。

优选地，所述靶材和砂带的接触位置，砂带的线速度方向与靶材运动方向平行。

本发明中，所述自动抛光设备中的砂轮设有2～3个，所述砂带绕在砂轮外侧，由砂轮带动砂带转动，根据砂轮和传送带的位置关系，砂带的底部位置与靶材溅射面接触摩擦；同时沿传送带运动方向，在传送带上方、砂轮的前后位置均设有压辊，例如选择双夹头压辊，压辊不与靶材直接接触，但两者间距较小，以防止靶材工件加工结束后，砂带传动惯性使得靶材跳动弹出，压辊的高度可进行调节，以适应不同厚度的靶材组件的加工。

作为本发明优选的技术方案，所述自动抛光过程中所述砂带为超涂层砂带。

本发明中，所述超涂层砂带是在普通砂带的基础上增加一层超涂层，所述超涂层由超涂层浆料涂覆在砂带表面而形成，所述超涂层浆料由多种原料复配而成，包括吸热粉体、润滑粉体、粘合成分等，而砂带的材质可选择碳化硅、氧化铝等，选择超涂层砂带的作用主要在于降低工作时靶材表面温度，防止烧伤靶材工件，同时具有润滑、除静电、防堵、耐磨及寿命长等优点。

优选地，所述砂带的粒度为砂带中磨料的粒度。

优选地，所述自动抛光过程的四道工序中所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带。

优选地，所述自动抛光过程完成后，再采用百洁布进行人工抛光。

优选地，所述人工抛光包括一道工序，所用百洁布为2000#百洁布。

本发明中，所述砂带的型号是指砂带磨料的目数，目数越大，所述磨料的粒度越小，抛光过程越精细。

作为本发明优选的技术方案，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，例如3m/min、3.1m/min、3.2m/min、3.3m/min、3.4m/min或3.5m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；砂带转速为8～12m/min，例如8m/min、9m/min、10m/min、11m/min或12m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第一道抛光工序的加工高度由靶材初始厚度下调0.25～0.4mm，例如0.25mm、0.27mm、0.3mm、0.32mm、0.35mm、0.38mm或0.4mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第一道抛光工序对靶材溅射面加工两次。

优选地，所述靶材加工一次后，靶材随传送带退回到初始位置，然后再次抛光。

本发明中，第一道工序所用砂带的粒度较大，主要进行粗抛光，同时可起到验证自动抛光机加工效果及确定加工精度的作用。

作为本发明优选的技术方案，第二道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，例如3m/min、3.1m/min、3.2m/min、3.3m/min、3.4m/min或3.5m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；砂带转速为8～12m/min，例如8m/min、9m/min、10m/min、11m/min或12m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第二道抛光工序的加工高度在第一道抛光工序的基础上下调0.08～0.15mm，例如0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.12mm、0.14mm或0.15mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第二道抛光工序对靶材溅射面加工两次。

优选地，所述靶材加工一次后，靶材随传送带退回到初始位置，然后再次抛光。

作为本发明优选的技术方案，第三道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，例如3m/min、3.1m/min、3.2m/min、3.3m/min、3.4m/min或3.5m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；砂带转速为8～12m/min，例如8m/min、9m/min、10m/min、11m/min或12m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第三道抛光工序的加工高度在第二道抛光工序的基础上下调0.07～0.12mm，例如0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm或0.12mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第三道抛光工序对靶材溅射面加工一次。

作为本发明优选的技术方案，第四道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，例如3m/min、3.1m/min、3.2m/min、3.3m/min、3.4m/min或3.5m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；砂带转速为8～12m/min，例如8m/min、9m/min、10m/min、11m/min或12m/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第四道抛光工序的加工高度在第三道抛光工序的基础上下调0.06～0.1mm，例如0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，第四道抛光工序对靶材溅射面加工一次。

本发明中，采用各型号砂带进行自动抛光前，需要先测量靶材的厚度，以调整自动抛光设备，并设定靶材抛光的参数，多次加工时靶材及砂带的移动速率可基本保持一致，根据靶材的厚度以及所用砂带的不同，调整每次的加工高度，控制加工后靶材厚度的减小量，保证抛光后表面粗糙度的可控性。

作为本发明优选的技术方案，所述人工抛光工序的抛光次数至少为两次，例如两次、三次、四次或五次等。

优选地，所述抛光后的含铝靶材溅射面的粗糙度为0.2～0.7μm，例如0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm或0.7μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，最后一道抛光工序采用百洁布进行精抛光处理，人工操作即可完成，将靶材溅射面打磨均匀。

作为本发明优选的技术方案，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光设备对含铝靶材的溅射面进行自动抛光，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，均使用超涂层砂带进行抛光，所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带，然后采用百洁布进行一道人工抛光工序，所用百洁布为2000#百洁布，得到抛光后的含铝靶材；

其中，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，砂带转速为8～12m/min，加工高度由靶材初始厚度下调0.25～0.4mm，加工次数为两次；

第二道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，砂带转速为8～12m/min，加工高度在第一道抛光工序的基础上下调0.08～0.15mm，加工次数为两次；

第三道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，砂带转速为8～12m/min，加工高度在第二道抛光工序的基础上下调0.07～0.12mm，加工次数为一次；

第四道抛光工序中，靶材传送速度为3～3.5m/min，砂带转速为8～12m/min，加工高度在第三道抛光工序的基础上下调0.06～0.1mm，加工次数为一次；

所述人工抛光工序的加工次数至少为两次，抛光后的含铝靶材溅射面的粗糙度为0.2～0.7μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述工艺方法根据靶材材质的选择，采用不同型号的砂带对靶材溅射面进行自动抛光，所用砂带的粒度依次减小，并通过抛光工艺参数的控制，以保证溅射面抛光后的粗糙度的可控性，使含铝靶材溅射面的粗糙度可达到0.2～0.7μm，满足后续的使用要求；

(2)本发明所述抛光工艺自动化进行，稳定性好，减少了人工操作，提高了生产效率，也能够提高靶材生产的合格率，达到99.5％以上。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种含铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光设备对含铝靶材的溅射面进行自动抛光，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，抛光所用砂带的粒度依次递减，得到抛光后的含铝靶材。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光机对铝靶材的溅射面进行自动抛光，所述铝靶材已与铜背板焊接形成靶材组件，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，均使用超涂层砂带进行抛光，所述四道抛光工序所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带，然后采用2000#百洁布进行一道人工抛光工序；

其中，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为10m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.3mm；

第二道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为10m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.12mm；

第三道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为10m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.1mm；

第四道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为10m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.1mm；

前四道工序中每两道工序之间以及同一道工序的两次加工之间，均将前次加工后的靶材退回到初始位置，使靶材的各次加工均为同一运动方向；

所述人工抛光工序的加工次数为三次，采用百洁布来回均匀打磨，得到抛光后的铝靶材。

本实施例中，抛光后的铝靶材溅射面的粗糙度为0.25μm，所述工艺方法自动化程度高，加工效率高，加工后靶材的合格率达到99.8％。

实施例2：

本实施例提供了一种铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光机对铝靶材的溅射面进行自动抛光，所述铝靶材已与不锈钢背板焊接形成靶材组件，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，均使用超涂层砂带进行抛光，所述四道抛光工序所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带，然后采用2000#百洁布进行一道人工抛光工序；

其中，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3m/min，砂带转速为8m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.4mm；

第二道抛光工序中，靶材传送速度为3m/min，砂带转速为8m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.15mm；

第三道抛光工序中，靶材传送速度为3m/min，砂带转速为8m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.12mm；

第四道抛光工序中，靶材传送速度为3m/min，砂带转速为8m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.1mm；

前四道工序中每两道工序之间以及同一道工序的两次加工之间，均将前次加工后的靶材退回到初始位置，使靶材的各次加工均为同一运动方向；

所述人工抛光工序的加工次数为两次，采用百洁布来回均匀打磨，得到抛光后的铝靶材。

本实施例中，抛光后的铝靶材溅射面的粗糙度为0.5μm，所述工艺方法自动化程度高，加工效率高，加工后靶材的合格率达到99.5％。

实施例3：

本实施例提供了一种铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光机对铝靶材的溅射面进行自动抛光，所述铝靶材已与铜背板焊接形成靶材组件，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，均使用超涂层砂带进行抛光，所述四道抛光工序所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带，然后采用2000#百洁布进行一道人工抛光工序；

其中，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3.5m/min，砂带转速为12m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.25mm；

第二道抛光工序中，靶材传送速度为3.5m/min，砂带转速为12m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.1mm；

第三道抛光工序中，靶材传送速度为3.5m/min，砂带转速为12m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.07mm；

第四道抛光工序中，靶材传送速度为3.5m/min，砂带转速为12m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.06mm；

前四道工序中每两道工序之间以及同一道工序的两次加工之间，均将前次加工后的靶材退回到初始位置，使靶材的各次加工均为同一运动方向；

所述人工抛光工序的加工次数为四次，采用百洁布来回均匀打磨，得到抛光后的铝靶材。

本实施例中，抛光后的铝靶材溅射面的粗糙度为0.4μm，所述工艺方法自动化程度高，加工效率高，加工后靶材的合格率达到99.6％。

实施例4：

本实施例提供了一种铝钕合金靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光机对铝钕合金靶材的溅射面进行自动抛光，所述铝钕合金靶材已与铜背板焊接形成靶材组件，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，均使用超涂层砂带进行抛光，所述四道抛光工序所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带，然后采用2000#百洁布进行一道人工抛光工序；

其中，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3.4m/min，砂带转速为9m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.35mm；

第二道抛光工序中，靶材传送速度为3.4m/min，砂带转速为9m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.08mm；

第三道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为11m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.08mm；

第四道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为11m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.08mm；

前四道工序中每两道工序之间以及同一道工序的两次加工之间，均将前次加工后的靶材退回到初始位置，使靶材的各次加工均为同一运动方向；

所述人工抛光工序的加工次数为三次，采用百洁布来回均匀打磨，得到抛光后的铝钕合金靶材。

本实施例中，抛光后的铝钕合金靶材溅射面的粗糙度为0.6μm，所述工艺方法自动化程度高，加工效率高，加工后靶材的合格率达到99.7％。

实施例5：

本实施例提供了一种铝铜合金靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

采用自动抛光机对铝铜合金靶材的溅射面进行自动抛光，所述铝铜合金靶材已与铜背板焊接形成靶材组件，所述自动抛光过程包括四道抛光工序，均使用超涂层砂带进行抛光，所述四道抛光工序所用砂带的粒度号依次为320#砂带、400#砂带、600#砂带和800#砂带，然后采用2000#百洁布进行一道人工抛光工序；

其中，第一道抛光工序中，靶材传送速度为3m/min，砂带转速为10m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.32mm；

第二道抛光工序中，靶材传送速度为3.2m/min，砂带转速为10m/min，加工次数为两次，靶材高度的下降量为0.14mm；

第三道抛光工序中，靶材传送速度为3.4m/min，砂带转速为9m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.1mm；

第四道抛光工序中，靶材传送速度为3.4m/min，砂带转速为9m/min，加工次数为一次，靶材高度的下降量为0.07mm；

前四道工序中每两道工序之间以及同一道工序的两次加工之间，均将前次加工后的靶材退回到初始位置，使靶材的各次加工均为同一运动方向；

所述人工抛光工序的加工次数为四次，采用百洁布来回均匀打磨，得到抛光后的铝铜合金靶材。

本实施例中，抛光后的铝铜合金靶材溅射面的粗糙度为0.7μm，所述工艺方法自动化程度高，加工效率高，加工后靶材的合格率达到99.5％。

对比例1：

本对比例提供了一种铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：不包括第四道抛光工序。

本对比例中，由于未采用第四道工序的800#砂带进行机械抛光，难以对靶材进行精细抛光，靶材表面应力分布不均匀，粗糙度不合格，靶材在溅射镀膜过程中会出现局部异常放电，造成靶材镀膜不均匀。

对比例2：

本对比例提供了一种铝靶材的自动抛光工艺方法，所述工艺方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：前四道抛光工序中未按照砂带粒度逐渐减小的顺序。

本对比例中，由于砂带的型号按照数字的增大，磨料的粒径逐渐减小，逐次抛光有助于靶材溅射面粗糙度的控制，而先使用小粒度的砂带，后使用大粒度的砂带，会造成靶材表面不平整，粗糙度难以控制，无法满足后续溅射的使用要求。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述工艺方法根据靶材材质的选择，采用不同型号的砂带对靶材溅射面进行自动抛光，所用砂带的粒度依次减小，并通过抛光工艺参数的控制，以保证溅射面抛光后的粗糙度的可控性，使含铝靶材溅射面的粗糙度可达到0.2～0.7μm，满足后续的使用要求；所述抛光工艺自动化进行，稳定性好，减少了人工操作，提高了生产效率，也能够提高靶材生产的合格率，达到99.5％以上。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明方法的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。