專利名稱：鋁靶材的加工方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及鋁靶材的加工方法。
背景技術：
通過濺射方法在基底上形成的薄膜的質量會受到用于濺射的靶材表面粗 糙度的影響。當尺寸超過一定水平的凸起存在于靶材表面時，可在凸起上產 生異常放電(微電弧放電)。所述異常放電可導致大粒子從靶材的表面濺出并 沉積于基地上。沉積的大粒子可在薄膜上形成斑點并導致半導體器件的短路。
許多材料可被用來制作靶材，包括銅、鋁、鈦等。在具體應用中，靶材
可包括合金或其他金屬的混合物，例如銅、鋁、4太中的一種或多種。靶材也 可包括具體金屬材料的所謂"高純度"形式，例如銅、鋁、鈦中的一種或多 種中的99.9% ~ 99.9999%的純度。
目前，在對于鋁進行加工以制作靶材時發現，鋁在高速加工時容易發生 變形，使得加工后的表面纟丈路不一致，且表面粗糙度較大。
發明內容
本發明解決的問題是現有技術中，對鋁進行加工以制作靶材時，鋁容易 發生變形，從而影響加工后的表面紋路以及表面粗糙度的問題。
為解決上述問題，本發明提供一種鋁靶材的加工方法，包括通過三次 精度漸增的機械加工對鋁工件進行處理，其中，在三次機械加工過程中用全 周夾具固定鋁工件，并且至少在第一次機械加工和第二次機械加工之間對鋁 工件進4亍應力釋》文。
可選的，在第二次機械加工和第三次機械加工之間也對鋁工件進行應力釋放。
可選的，在第 一次機械加工后對鋁工件進行整平后再進行應力釋放。
可選的，所述應力釋放包括將鋁工件閑置至少8小時。
可選地，在第三次枳i械加工時采用噴霧冷卻。
與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點通過全周夾具固定鋁工 件，由于全周夾具包裹了鋁工件的整個外形，使得鋁工件在加工過程中的受 力比較均勻，不易產生振動，從而減小了鋁工件的變形。
并且，在各次機械加工之間對鋁工件進行應力釋放，也減小了由于加工 過程中的應力釋;^文導致的變形。
此外，在第三次機械加工時采用噴霧冷卻，也減少了鋁工件表面被劃傷 的情況。
因此，經過上述鋁靶材加工方法獲得的鋁靶材，其表面紋路的一致性較 高，且表面粗糙度4交低。
圖1是本發明鋁靶材的加工方法的一種實施方式流程圖； 圖2a和圖2b分別是普通夾具和全周夾具固定鋁工件的示意圖； 圖3是鋁靶材加工過程中使用圖2b所示全周夾具的示意圖； 圖4是本發明鋁靶材的加工方法的一種實施例流程圖。
具體實施例方式
通過對現有鋁靶材的加工技術分析發現，在對鋁工件進行精加工車削時， 由于純鋁材料是一種粘性材料，加工過程中不容易斷屑，鋁屑呈現絲狀，纏 繞在加工刀具上，導致工件表面劃傷，出現凹凸不平，表面粗糙度提高。
因此，為了減小加工時鋁工件的變形程度，就需要從固定鋁工件以及減小鋁工件本身變形入手。
參照圖l所示，本發明鋁靶材的加工方法的一種實施方式包括 步驟sl,以全周夾具固定鋁工件，進行第一次機才成加工； 步驟s2,對鋁工件進行應力釋放；
步驟s3，以全周夾具固定鋁工件，進行第二次機械加工，其精度高于第 一次機械力口工；
步驟s4,以全周夾具固定鋁工件，進行第三次機械加工，其精度高于或 等于第二次機械加工。
上述實施方式中，第一次機械加工為粗加工，其目的在于去除鋁工件大 部分的余量，以獲得較規則的半成品，也就是說，切削出靶材的大致形狀。 而第二次機械加工為半精加工，其精度要高于第一次機械加工，其目的在于 去除鋁工件小部分的余量，以獲得更接近于實際靶材形狀尺寸要求的半成品。 而第三次機械為精加工，其精度要高于或等于第二次機械加工，其目的在于 對鋁工件進行最后的精細加工以獲得最終的鋁靶材。
上述實施方式中，在第一次機械加工和第二次機械加工之間進行應力釋 放是因為，在機械加工之前， 一般在鋁工件內部有一定的內應力。在機械加 工時所述內應力會從鋁工件內部逐漸的釋放，從而導致鋁工件的變形，使平 面度產生偏差。 一般在粗加工和半精加工后容易出現變形，特別是粗加工。 因而，通過在第一次機械加工(粗加工)后進行應力釋放，來消除鋁工件的 內應力，以減小鋁工件的變形。
而上述實施方式中，各次機械加工時，鋁工件都是通過全周夾具固定。 圖2a和圖2b分別為普通夾具和全周夾具固定鋁工件的示意圖。對比圖2a和 圖2b可以發現，普通夾具20是通過三角固定的方式來固定鋁工件10,而全 周夾具21則包裹整個鋁工件10。相對普通夾具20，全周夾具21使得鋁工件 10在高速加工過程中的受力更加均勻。參照圖3所示，在刀具30對鋁工件10進行高速加工的過程中，全周夾具21使得鋁工件10更加穩定，不易產生 振動。從而，也從另一方面減小鋁工件在加工過程中的變形。
可選的，在第二次機械力口工和第三次機械力。工之間也對鋁工件進行應力 釋放。如前所述，在第二次機械加工(半精加工)后，鋁工件也容易出現變 形，因而在第二次機械加工后，再次通過應力釋》文來減小鋁工件的變形。
可選的，在第一次機械加工后對鋁工件進行整平后再進行應力釋放。考 慮到第一次機械加工(粗加工)的過程中，鋁工件的形狀已經產生了變化， 其內部會產生應力，因而為了進一步減小鋁工件的變形，可以在應力釋放之
前，先對鋁工件進行校正。具體地說，可以采用壓力機對鋁工件進4亍4交正。
使用壓力機時，對鋁工件施加的壓力小于60噸。因為壓力過大可能會造成鋁 工件的斷裂。
可選的，所述應力釋放包括將鋁工件閑置至少8小時。所述閑置可以 為將鋁工件置于室溫條件下。通過所述應力釋放來消除產品內應力。
可選地，在第三次^/L械加工時采用噴霧冷卻。所述噴霧冷卻包4舌將切 削液噴射到切削區。
切削液在金屬切削中主要起兩個作用， 一是潤滑作用；二是冷卻作用。 切削液能否充分發揮有效的潤滑作用，其滲透能力強弱是一個重要的因素。 常規的澆注式切削液在切削加工中的滲透以液體滲透和氣體滲透兩種方式進 行澆注的液體滲透效率較低，在高.速切削時效率更低；氣體滲透是由于澆 注在切屑表面裂紋中的液體隨著切削溫度的上升發生汽化而向前刀面進行滲 透的。試驗證明，常規切削液的滲透能力不強，能夠被汽化的液體量很少， 使潤滑效果受到限制。而噴霧冷卻形成的兩相流體，能夠彌補切削液滲透能 力的不足。氣液兩相流體噴射到切削區時，有較高的速度，動能較大，因此 滲透能力較強。此外，在氣液兩相流體中微量液體的尺寸很小，遇到溫度較 高的金屬極易汽化，可從多個方面向刀具前刀面滲透。雖然射流中的液體量很少，但被汽化的部分則比連續澆注切削液時多，因而潤滑效果較好。由于 潤滑效果較好，切削時產生的鋁屑纏繞在刀具上的幾率就減小。從而可以改 善由于鋁屑纏繞在刀具上而導致的鋁工件表面劃傷，出現凹凸不平等情況。 因此，鋁工件表面的粗^度就得以減小，表面更加光滑。
另一方面，在金屬加工中切削熱主要來源于金屬的塑性變形，切削區的 冷卻過程就是固體與流體之間的傳熱過程。由于流體與固體分子之間的吸引 力和流體粘度作用，在固體表面就有一個流體滯流層，從而增加了熱阻。滯 流層越厚，熱阻越大，而滯流層的厚度主要取決于流體的流動性即粘度。粘 度小的流體冷卻效果比粘度大的流體冷卻效果好。例如，可以選用酒精作為 切削液，因為酒精相對于其他溶液來說，其粘度更小。
圖4是本發明鋁靶材的加工方法的一種實施例流程圖。參照圖4所示， 所述鋁輩巴材的加工方法包括
步驟s10,以全周夾具固定鋁工件，在車床上對鋁工件進行第一次機械加 工，切削去除鋁工件的至少一半余量；
步驟s20，采用壓力機對鋁工件進行整平，并在整平后對鋁工件進行應力 釋放；
步驟s30,以全周夾具固定鋁工件，在車床上對鋁工件進行第二次才幾械加 工，切削去除鋁工件剩余余量的至少一半； ,步驟s40,對鋁工件再次進行應力釋放；
步驟s50,以全周夾具固定鋁工件，在車床上對鋁工件進行第三次機械加 工，切削去除鋁工件的剩余余量，并且采用噴霧冷卻。
以下結合圖3和圖4對上述各步驟進一步說明。
步驟s10,以全周夾具固定鋁工件，在車床上對鋁工件進行第一次機械加 工，切削去除鋁工件的至少一半余量。由于有全周夾具21將鋁工件10固定， 當使用刀具30對鋁工件IO進行切削時，鋁工件10不易產生振動。因此在第
7200 一次機械加工時就可以避免因為鋁工件IO的反彈，造成刀具30崩刀。同時， 由于在加工時鋁工件10的穩定，刀具30在鋁工件IO表面形成的紋路也能保 持一致。而通過第一次機械加工的快速大量切削，也使得鋁工件10形成鋁耙 材的初步形狀。
步驟s20,采用壓力機對鋁工件進行整平，并在整平后對鋁工件進行應力 釋放。在第一次機械加工后，將鋁工件10從全周夾具21中取出，并放入壓 力機中對鋁工件IO進行整平，以校正鋁工件10在第一次才幾械加工時產生的 變形。在整平后，將鋁工件10閑置8小時或8小時以上，進行應力釋放，以 消除鋁工件10內的應力。
步驟s30,以全周夾具固定鋁工件，在車床上對鋁工件進行第二次機械加 工，切削去除鋁工件剩余余量的至少一半。在應力釋放后，再次以全周夾具 21固定鋁工件10，對鋁工件IO進行第二次機械加工，本次機械加工相對于 第一次機械加工所去除的余量有較大的減少。通過本次機械加工，獲得基本 接近于最終鋁靶材的半成品。
步驟s40，對鋁工件再次進行應力釋放。經過了第二次機械加工，鋁工件 10內部又會產生新的應力，因而可以通過再一次的應力釋放，來減小鋁工件 10的變形。通過將鋁工件10閑置8小時或8小時以上，進行應力釋放，以消 除鋁工件10內的應力。
步驟s50,以全周夾具固定鋁工件，在車床上對鋁工件進行第三次機械加 工，切削去除鋁工件的剩余余量，并且釆用噴霧冷卻。在第二次應力釋放后， 再次以全周夾具21固定鋁工件10,對鋁工件IO進行第三次機械加工，本次 機械加工相對于第二次機械加工所去除的余量有所減少。并且，在進行第三
次機械加工的時候，釆用噴霧冷卻的方法。具體地說，所述噴霧冷卻包括 通過適用于車床的噴霧冷卻裝置將切削液噴射到切削區。所述切削液可以選 用粘度較小的液體，例如酒精。通過本次機械加工，獲得最終的鋁靶材。綜上所述，通過在加工過程中以全周夾具固定鋁工件，并在各次才幾械加 工之間進行應力釋放，或者更進一步加入整平，減小了鋁工件在加工過程中 的變形。并且，還可進一步在第三次機械加工時采用噴霧冷卻的方式，減小 切削出的鋁屑纏繞在刀具上的幾率。從而，使得最終形成鋁靶材表面的紋路 一致性較高，且具有較低的表面粗糙度。
雖然本發明已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。
權利要求
1.一種鋁靶材的加工方法，其特征在于，包括通過三次精度漸增的機械加工對鋁工件進行處理，其中，在三次機械加工過程中用全周夾具固定鋁工件，并且至少在第一次機械加工和第二次機械加工之間對鋁工件進行應力釋放。
2. 如權利要求1所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，在第二次才幾械加工 和第三次機械加工之間也對鋁工件進行應力釋放。
3. 如權利要求1或2所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，所述應力釋放 包括將鋁工件閑置至少8小時。
4. 如權利要求1所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，在第一次機械加工 后對鋁工件進行整平后再進行應力釋放。
5. 如權利要求4所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，所述整平包括采 用壓力機對鋁工件進行整平。
6. 如權利要求4所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，所述應力釋放包括 將鋁工件閑置至少8小時。
7. 如權利要求6所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，所述將鋁工件閑置 為將鋁工件置于室溫條件下。
8. 如權利要求1所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，在第三次機械加工 時采用噴霧冷卻。
9. 如權利要求8所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，所述噴霧冷卻包括 將切削液噴射到切削區。
10. 如權利要求9所述的鋁靶材的加工方法，其特征在于，所述切削液為酒精。
全文摘要
一種鋁靶材的加工方法，包括通過三次精度漸增的機械加工對鋁工件進行處理，其中，在三次機械加工過程中用全周夾具固定鋁工件，并且至少在第一次機械加工和第二次機械加工之間對鋁工件進行應力釋放。通過所述鋁靶材的加工方法獲得的鋁靶材具有較好的表面紋路一致性，以及較低的表面粗糙度。
文檔編號C22F1/04GK101613850SQ20091015115
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月27日 優先權日2009年7月27日
發明者慶 劉, 姚力軍, 杰 潘, 王學澤, 鮑偉江 申請人:寧波江豐電子材料有限公司