靶材側面切槽刀具的制作方法

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種靶材側面切槽刀具。

背景技術：

物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition；PVD)是半導體芯片制造中最為普遍的工藝之一，而PVD用濺射靶材是配線材料、液晶平板顯示器、光學鏡頭、電子成像、太陽能電池等制造工藝中尤為重要的原材料之一。

靶材的純度越高或靶材的晶粒取向越均勻，濺射薄膜的性能越好，純度較高的靶材已被越來越廣泛地使用，例如：純度達到99.8％以上的純鈦靶材已成為常用材料之一。

但采用高純鈦的靶材側面通常為V型斜槽，而V型斜槽的形狀和尺寸特殊，現有市場上沒有適合加工此類型靶材側面V型斜槽的刀具。

技術實現要素：

本發明解決的問題是提供一種靶材側面切槽刀具，以得到具有側面V型斜槽的靶材。

為解決上述問題，本發明提供一種靶材側面切槽刀具。待切槽靶材設置于一背板上，所述靶材位于背板的中心區域且露出背板的邊緣區域，所述刀具包括：

刀桿，所述刀桿在延伸方向上包括第一端面和第二端面，所述第一端面用于在切槽時面向所述靶材側面，所述刀桿還包括位于所述第一端面和第二端面之間的側面；

刀頭，凸出設置于所述刀桿第一端面和側面交界處，設置有刀頭的側面為連接側面；所述刀頭包括與所述第一端面相連接的第一刀面，與所述第一刀面相背且與所述連接側面相連的背面，以及位于所述第一刀面和背面之間且背向所述刀桿的第二刀面；所述第二刀面與所述第一刀面用于在切槽時去 除靶材側面的部分材料形成斜槽；所述第二刀面與所述背面相連接處為第一棱，用于在切削過程中抵靠在背板的邊緣區域；所述背面與所述連接側面之間角度為鈍角。

可選的，所述背面與所述連接側面之間角度為165°至170°。

可選的，所述刀頭還包括：位于第一刀面和背面之間且與所述第二刀面相連的弧形凹槽面。

可選的，所述弧形凹槽面的圓弧半徑為6.5mm至7.5mm。

可選的，所述刀桿在垂直于延伸方向上的橫截面為四邊形，所述刀桿與所述弧形凹槽面相連的側面為第一側面，所述第一側面與所述連接側面相連。

可選的，所述第一側面還包括：所述第一側面還包括：與所述連接側面相連接處的第二棱；與所述第二棱相對的第三棱，所述第三棱與所述第二棱相平行，所述第二棱與所述第三棱的間距為13mm至14mm。

可選的，所述弧形凹槽面與所述第二刀面相連接處為第四棱；所述弧形凹槽面與所述第一側面相連接處為第五棱，所述第四棱與所述第五棱相平行，所述第四棱與所述第五棱的間距為11mm至12mm。

可選的，所述第四棱與所述第一端面在面向第一側面方向的投影呈20°至25°的夾角。

可選的，所述第一刀面與所述第二刀面相連接處為第六棱，所述第六棱和所述第四棱以圓角結構相連接，所述第一棱和所述第四棱以圓角結構相連接。

可選的，所述圓角結構的圓角半徑為0.15mm至0.25mm。

可選的，所述第一刀面與所述第二刀面相連接處為第六棱，面向所述連接側面的方向的投影面上，所述第六棱凸出于所述第一棱。

可選的，在面向第一側面方向的投影面上，所述第六棱至所述第二端面的距離為135mm至140mm。

可選的，在面向所述連接側面的投影面上，所述第六棱與所述第一棱呈5°至7°的夾角。

可選的，所述第一側面與其相對側面之間的間距為11mm至13mm。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：所述刀具的背面與連接側面之間的夾角為鈍角，也就是說將所述刀具的刀頭與刀桿之間的夾角設計成鈍角，采用所述刀具對靶材側面進行加工時，能夠避免所述刀桿與靶材發生摩擦，進而避免對所述刀具的刀頭進入靶材側面深度的影響，采用所述刀具對靶材側面進行加工后，在所述靶材側面形成斜槽且所述靶材側面斜槽的尺寸及形狀滿足工藝規格。

附圖說明

圖1和圖2是本發明靶材側面切槽刀具一實施例在不同角度的結構示意圖；

圖3是本發明靶材側面切槽刀具一實施例的使用狀態圖；

圖4是圖1和圖2所示靶材側面切槽刀具面向第一側面方向的俯視圖；

圖5是圖1和圖2所示靶材側面切槽刀具面向連接側面方向的正視圖；

圖6是采用圖1和圖2所示靶材側面切槽刀具對靶材組件進行加工的示意圖；

圖7是采用圖1和圖2所示靶材側面切槽刀具對靶材組件進行加工后的靶材結構側視圖。

具體實施方式

采用高純鈦的靶材側面通常為V型斜槽，所述V型斜槽的結構和尺寸特殊，現有技術沒有適合加工此類型靶材側面V型斜槽的刀具。

為了解決上述問題，本發明提供一種靶材側面切槽刀具，所述刀具包括：刀桿，所述刀桿在延伸方向上包括第一端面和第二端面，所述第一端面用于在切槽時面向所述靶材側面，所述刀桿還包括位于所述第一端面和第二端面之間的側面；刀頭，凸出設置于所述刀桿第一端面和側面交界處，設置有刀頭的側面為連接側面；所述刀頭包括與所述第一端面相連接的第一刀面，與所述第一刀面相背且與所述連接側面相連的背面，以及位于所述第一刀面和背面之間且背向所述刀桿的第二刀面；所述第二刀面與所述第一刀面用于在 切槽時去除靶材側面的部分材料形成斜槽；所述第二刀面與所述背面相連接處為第一棱，用于在切削過程中抵靠在背板的邊緣區域；所述背面與所述連接側面之間角度為鈍角。

本發明中，所述刀頭的背面與所述刀桿的連接側面之間的夾角設計成鈍角，使刀具的刀頭與刀桿呈一特定角度。采用所述刀頭對靶材側面進行加工時，所述鈍角可以避免所述刀桿與靶材發生摩擦，進而避免對所述刀具進入靶材側面深度的影響，采用所述刀具加工所述靶材后，在所述靶材側面形成所需斜槽且所述靶材側面斜槽尺寸及形狀滿足工藝規格。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

參考圖1、圖2和圖3，分別示出了本發明靶材側面切槽刀具一實施例在不同角度的結構示意圖和使用狀態圖。

本實施例中，如圖3所示，靶材組件400包括靶材410和背板420，所述靶材410設置于所述背板420上，所述靶材410位于所述背板420的中心區域且露出所述背板420的邊緣區域。所述靶材410與所述背板420相貼合的面為背面，與所述背面相背的面為濺射面。所述靶材410還包括位于所述背面和所述濺射面之間的側面。本發明提供的靶材側面切槽刀具用于對靶材410的側面450進行加工，以形成所需斜槽。在本實施例中，在所述靶材410側面450形成的斜槽為V型斜槽700。具體地，參考圖1和圖2，所述刀具包括：

刀桿100，所述刀桿100在延伸方向(如圖中X方向)上包括第一端面101和第二端面102，所述第一端面101用于在切槽時面向所述靶材410側面450，所述第二端面102在切槽時背向所述靶材410的側面450。

所述刀桿100還包括位于所述第一端面101和第二端面102之間的側面，所述刀桿100側面的數量為多個。本實施例中，所述刀桿100為在延伸方向(如圖中X方向)延伸的立方體結構，所述刀桿100在垂直于所述延伸方向上的橫截面為四邊形，相應地，所述第一端面101和第二端面102均為四邊形結構，所述側面的數量為4個。

刀頭200，凸出設置于所述刀桿100第一端面101和側面交界處，設置有 刀頭200的側面為連接側面104。

本實施例中，所述刀頭200也具有立方體結構。所述刀頭200包括與所述第一端面101相連接的第一刀面201，與所述第一刀面201相背且與所述連接側面104相連的背面202，以及位于所述第一刀面201和背面202之間且背向所述刀桿的第二刀面203；所述第二刀面203與所述第一刀面201用于在切槽時去除靶材410側面450(如圖3所示)的部分材料形成斜槽。具體地，所述第一刀面201與所述第二刀面203構成V型刀面結構，用于在靶材410的側面450形成與所述V型刀面結構形狀相匹配的V型斜槽700(如圖3所示)，所述V型斜槽700包括第一側壁701(如圖3所示)和第二側壁702(如圖3所示)。

所述第二刀面203與所述背面202相連接處為第一棱211，用于在切削過程中抵靠在背板420的邊緣區域；所述背面202與所述連接側面104之間的夾角為鈍角。

所述背面202與所述連接側面104之間的夾角為鈍角，這樣，在切削過程中，當第一端面101朝向所述靶材410的側面，且第一棱211抵靠在所述背板420的邊緣區域時，所述刀桿100被抬高而與所述背板420的保持一定間距，從而使所述刀桿100的連接側面104不容易與所述背板420表面發生摩擦，進而避免對所述刀具進入靶材410側面450深度的影響，采用所述刀具加工所述靶材410后，在所述靶材410側面450形成V型斜槽700且所述V型斜槽700的尺寸及形狀滿足工藝規格。

需要說明的是，當所述背面202與所述連接側面104之間的夾角過大時，在加工形成所述V型斜槽700的第一側壁701的過程中，所述第一刀面201容易與后續所需形成的第二側壁702區域的靶材401容易發生摩擦，從而影響所述刀具進入靶材410側面450的深度以及后續形成的第二側壁702的形貌，進而導致所述靶材410側面V型斜槽700的尺寸及形狀難以滿足工藝規格，甚至對靶材410造成劃傷；當所述背面202與所述連接側面104之間的夾角過小時，所述刀具在加工使用過程中容易發生折斷。為此，結合參考圖4，本實施例中，所述背面202與所述連接側面104之間的夾角α的角度為165°至170°。

繼續參考圖1和圖2，所述刀頭200還包括：一弧形凹槽面204，位于第一刀面201和背面202之間且與所述第二刀面203相連。所述弧形凹槽面204作為對靶材410側面450進行加工過程中的排屑槽，可以避免加工產生的金屬屑使靶材組件400劃傷的問題，從而提高所述刀具對靶材410側面450的加工效果。

結合參考圖4和圖5，分別示出了圖1所示刀具面向第一側面方向的俯視圖和面向連接側面方向的正視圖。本實施例中，所述刀桿100與所述弧形凹槽面204相連的側面為第一側面103，所述第一側面103與所述連接側面104相連，所述刀桿100在垂直于延伸方向(如圖中X方向)上的橫截面為四邊形，所述第一側面103還包括：與所述連接側面104相連接處的第二棱111；與所述第二棱111相對的第三棱112，所述第三棱112與所述第二棱111相平行。本實施例中，所述第二棱111與所述第三棱112的間距e為13mm至14mm。也就是說，所述刀桿100的寬度為13mm至14mm，這樣可以保證所述刀桿100寬度夠大具有足夠機械強度的，同時能靈活地對所述靶材410的側面250進行切削。

所述弧形凹槽面204與所述第二刀面203相連接處為第四棱212；所述弧形凹槽面204與所述第一側面103相連接處為第五棱213。本實施例中，所述第四棱212與所述第五棱213相平行，所述第四棱212與所述第五棱213的間距g為11mm至12mm。也就是說，所述弧形凹槽面204的開口尺寸為11mm至12mm，從而保證在切削過程中可以通過所述弧形凹槽面204有效地排出金屬屑。

本實施例中，所述弧形凹槽面204為圓弧形凹槽面，具體地，所述弧形凹槽面204的圓弧半徑R3為6.5mm至7.5mm，從而使所述圓弧形凹槽面在第一刀面201上的投影為劣弧，這樣一方面在切削過程中形成的金屬屑不容易殘留在所述弧形凹槽面204的底部，有利于實現金屬屑的排出；另一方面，劣弧結構的所述弧形凹槽面204可以保證所述刀頭200具有足夠的機械強度以完成對靶材410側面250的切削。

需要說明的是，如圖2所示，所述第一刀面201與所述第二刀面203相連接處為第六棱214，所述第六棱214與所述第四棱212以圓角結構相連接， 所述第一棱211與所述第四棱212以圓角結構相連接。本實施例中，如圖4所示，所述圓角結構的圓角半徑R1(R2)為0.15mm至0.25mm。具有圓角結構的第一棱211和第六棱214一方面可以保證形成所需V型斜槽700形狀的同時，避免刀面過于尖銳而使所述靶材組件400被劃傷，另一方面，具有圓角結構的第一棱211和第六棱214可以使所述刀頭200更加耐磨，從而提高所述刀具的使用壽命。

參考圖1，所述第四棱212與所述第一端面101在面向所述第一側面103方向的投影呈20°至25°的夾角β(如圖4所示)。因為在切削過程中，所述第一端面101面向待切削的靶材410側面450并與所述靶材410側面450平行，因此，設計所述夾角β可以使所述第二刀面203與所述靶材410側面450之間的夾角大致在20°至25°的范圍內，以便形成尺寸及形狀滿足工藝規格的V型斜槽700。

其中，所述第四棱212包括：靠近所述第三棱112的第一端點A(如圖4所示)，以及遠離所述第三棱112的第二端點B(如圖4所示)。所述第二端點B至所述第三棱112的距離a為17mm至18mm，所述第二端點B至所述第二棱111的距離b為3.5mm至5mm。

當所述第六棱214在面向所述第一側面103方向的投影至所述第二端面102的距離過小時，即所述刀具的長度過短時，導致所述刀具難以被裝上刀座600；當所述第六棱214在面向所述第一側面103方向的投影至所述第二端面102的距離過大時，即所述刀具的長度過長時，對靶材410側面斜槽的形成效果并沒有影響，反而會浪費加工所述刀具的材料，提高制作成本。為此，本實施例中，為了保證所述刀具可以正常使用，且使形成的V型斜槽700的尺寸及形狀滿足工藝規格，在面向所述第一側面103方向的投影中，所述第六棱214至所述第二端面102的距離(即圖4中第一端點A至所述第二端面102的距離f)為135mm至140mm。

相應地，為了使刀頭的尺寸在能夠形成V型斜槽700的同時保持結構的緊湊，在面向所述第一側面103方向的投影中，所述第六棱214至所述第一端面101的距離(即圖4中所述第一端點A至所述第一端面101的距離c為8mm至9mm。

所述刀頭200還包括所述背面202與所述連接側面104相連接處的第七棱113，所述第七棱113與所述第二棱111的交點為第三端點C。如圖4所示的俯視圖中，所述第一端點A與所述第三端點C在面向所述連接側面104方向的投影間距d為21mm至22mm。

如圖5所示，所述第一側面103與其相對側面之間的間距為h，所述h位于11mm至13mm的范圍內，也就是說，所述刀桿100的厚度位于11mm至13mm的范圍內。當所述述刀桿100的厚度小于11mm時，由于所述刀桿100太薄，在加工過程中容易發生折斷；當所述刀桿100的厚度大于13mm時，由于所述刀桿100過厚，從而使所述刀具難以被裝上刀座600。

另外，面向所述連接側面104的方向上(如圖5所示)，所述第六棱214凸出于所述第一棱211，具體地，在面向所述連接側面104方向上，所述第六棱214與所述第一棱211在面向所述連接側面104方向上的投影呈5°至7°的夾角γ。在切削過程中，由于所述第一端面101面向待切削的靶材410側面450并與所述靶材410側面450平行，因此所述夾角γ可以使所述第二刀面203的一部分先接觸到靶材側面并進行切槽，所述夾角γ可以提高所述第二刀面203對靶材側面進行切槽以形成V型斜槽700第一側壁701的效率。

圖6是采用圖1和圖2所示靶材側面切槽刀具對靶材組件進行加工的示意圖，圖7是采用圖1和圖2所示靶材側面切槽刀具對靶材組件進行加工后的靶材結構側視圖。所述刀具用于對靶材組件400的靶材410側面進行加工，形成V型斜槽。

參考圖6，在本實施例中，所述靶材組件400包括靶材410和背板420，所述靶材410設置于背板420上，所述靶材410位于背板420的中心區域且露出背板420的邊緣區域。

對所述靶材410側面進行加工的步驟主要包括：提供機床(未標注)、靶材側面切槽刀具，所述機床包括刀座600，用于固定所述靶材側面切槽刀具。

將所述靶材組件400固定于所述機床的刀座600上，使所述靶材組件400圍繞靶材中心轉動，將所述靶材側面切槽刀具固定于所述刀座600上，采用所述靶材側面切槽刀具的刀頭200對所述靶材410側面進行加工，在所述靶 材410側面形成圍繞所述靶材410側面的V型斜槽700。

再次結合參考圖1和圖2，具體地，先通過第一棱211、第二刀面203以及第六棱214依次與靶材410側面相接觸并進行切槽加工形成V型斜槽的第一側壁701，繼續對靶材410側面進行切槽加工，通過所述第六棱214與第一刀面201依次與靶材410側面相接觸并進行切槽加工形成V型斜槽的第二側壁702。由于面向所述連接側面104的方向上，所述第六棱214凸出所述第一棱211，從而使所述第一刀面201與所述第二刀面203構成V型刀面結構，用于在靶材410的側面形成與所述V型刀面結構形狀相匹配的斜槽，進而形成所需靶材410側面V型斜槽700。

本發明通過在刀具上設定一個鈍角，使刀具的刀頭100與刀桿200呈一特定角度，采用所述特殊設計的刀具對靶材410側面進行加工時，可以避免所述刀桿100的連接側面104與所述背板420表面發生摩擦，此外，還可以避免對所述刀具進入靶材的深度以及后續形成的V型斜槽700第二側壁702形貌的影響，采用所述刀具加工所述靶材410側面后，在所述靶材410側面形成圍繞所述靶材410側面的V型斜槽700且所述V型斜槽700的尺寸及形狀滿足工藝規格。

需要說明的是，本發明對刀桿的形狀不作限制，在本實施中，所述刀桿在垂直于所述刀桿延伸方向上的橫截面為四邊形，在其他實施例中，還可以是五邊形、六邊形等多邊形或圓形或不規則形狀。

雖然本發明己以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。