靶材的檢測方法

專利名稱：靶材的檢測方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及靶材的檢測方法。
背景技術：
—般，靶材的制作包括將符合濺射性能的靶材與具有一定強度的背板結合。所述 背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并具有傳導熱量的功效。在濺 射過程中，由于靶材的工作環境比較惡劣，如果靶材與背板之間的結合度較差，將導致靶材 在受熱條件下變形、開裂、并與結合的背板相脫落，使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同 時還可能會對濺射基臺造成損傷。 選擇一種有效的焊接方式可以使靶材與背板實現可靠結合，擴散焊(DB， Diffusion Bording)是一種常規的焊接方式，其是將兩被焊件緊壓在一起，置于真空或保 護氣氛中加熱，使兩焊接表面原子發生相互擴散來實現冶金結合的一種固相焊接方法，尤 其適用于異種材料連接以及難以進行熔焊的金屬連接，已被應用于多個先進技術領域，包 括電子、半導體領域。 對焊接后的靶材進行焊接質量檢測是十分必要的。現有對擴散焊后的靶材(例如 鈦靶材)進行檢測采用的是拉伸實驗(Tensile test)，其是通過對靶材試樣的抗拉強度的 大小來推測產品焊接是否良好的檢測手段。這種檢測方法是一種破壞性的實驗，破壞產品 必然會增加成本；并且，這種檢測方法具有局限性，因為通過拉伸實驗只能檢測實驗部位的 抗拉強度，不能很好地反映整個靶材的焊接情況。 隨著應用不斷推廣，如何檢測和評價擴散焊界面的質量，已成為目前無損檢測領 域的一個重要課題。由于擴散焊接層的厚度非常小，有時還存在弱接合缺陷，無損檢測的難 度相當大。現有的一種對擴散焊后的鈦靶材的無損檢測方法是射線探傷檢測，其原理是根 據被檢工件與其內部缺陷介質對射線能量衰減程度不同，而引起射線透過工件后的強度差 異，使缺陷能在實現底片或X光電視屏上顯示出來。射線探傷對檢測象擴散焊這樣非常細 小的缺陷非常困難。

發明內容
本發明解決的問題是提供一種靶材的檢測方法，其是無損探傷檢測，同時可以提 高擴散焊質量檢測的可靠性和客觀性。 為解決上述問題，本發明提供一種靶材的檢測方法，包括 提供擴散焊后的靶材，所述靶材為鈦或鈦合金； 對所述耙材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2 8MHz。 可選的，所述超聲波的頻率為5MHz。 可選的，對所述靶材進行超聲波檢測是用超聲波探傷儀對所述靶材進行檢測。
可選的，在對所述靶材進行超聲波檢測前還包括用超聲波探傷儀對所述靶材的 標準試樣進行檢測。
3
可選的，所述用超聲波探傷儀對所述靶材的標準試樣進行檢測包括計算所述靶 材的標準試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預設范圍時調整超聲波探傷儀的感度。
可選的，所述標準試樣的缺陷率的預設范圍設定為3 5%，所述超聲波探傷儀的 感度為38 39dB。 可選的，所述超聲波檢測是以水為介質。 可選的，所述超聲波探傷儀包括發送超聲波和接收超聲波反射的超聲波探頭，所 述超聲波探頭伸入水中的深度為6 10mm。 可選的，所述超聲波探傷儀還包括對所述超聲波進行濾波的過濾器，所述過濾器 的頻率為2MHz。 可選的，所述超聲波探傷儀還包括帶動超聲波探頭進行移動的超聲波探頭架，所 述超聲波探頭架與靶材頂面的距離為95mm。 與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點無需破壞鈦靶材，通過對超聲波信 號特征和擴散焊缺陷特征的分析，可以得到擴散焊焊接的缺陷位置、大小和形狀評價的定 量化直觀結果，從而提高了擴散焊焊接質量檢測的客觀性和可靠性，并且減少了擴散焊焊 接缺陷檢測的漏檢和誤檢問題。


圖1是本發明實施方式靶材的檢測方法的基本流程圖；
圖2是本發明實施例靶材的檢測方法的流程圖；
圖3是本發明實施例的鈦靶材的標準試樣的電子掃描圖；
圖4是本發明實施例靶材的檢測方法的檢測示意圖。
具體實施例方式
本發明實施方式采用超聲波對擴散焊后的鈦靶材進行檢測，超聲波檢測是一種無 損探傷檢測，通過對超聲波信號特征的分析可以得到擴散焊連接質量的缺陷位置、大小和 形狀等直觀結果。
圖1是本發明實施方式靶材的檢測方法的基本流程圖，所述方法包括
步驟Sll，提供擴散焊后的靶材，所述靶材為鈦或鈦合金；
步驟S12，對所述靶材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2 8MHz。
頻率高于20000Hz的聲波稱為"超聲波"，超聲波具有方向性好，穿透能力強，易于 獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠等特點。超聲波檢測是無損檢測方法之一，無損檢 測是在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術方法的統稱。經發明 人研究和分析發現，不同的焊接方式，不同材料的靶材，超聲波的穿透能力則不同，因此對 應選擇的超聲波頻率也不同，針對擴散焊后的鈦靶材，確定選擇超聲波的頻率范圍在2 8MHz ，例如，3MHz 、 5MHz 、 7MHz ，其中，以5MHz超聲波檢測的效果較佳。 在步驟S12中，可以使用超聲波探傷儀對所述靶材進行檢測。超聲波探傷儀是運 用超聲檢測的方法來檢測的儀器，其原理是超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特 性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的 探測了解材料性能和結構變化。
在實際應用時，為確保超聲波探傷儀工作在一個穩定的狀態下，在對所述靶材進 行檢測前，需要先對所述靶材的標準試樣進行超聲波檢測，包括計算所述靶材的標準試樣 的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預設范圍時調整超聲波探傷儀的控制參數，例如感度。
由于超聲波在水中的傳播距離遠，因此超聲波檢測可以以水為介質，以減少環境 因素(例如空氣)對檢測結果的影響。 圖2是本發明實施例靶材的檢測方法的流程圖，本實施例中，先使用超聲波探傷 儀對鈦靶材的標準試樣進行檢測，若檢測到的缺陷率超出預設范圍，則調整超聲波探傷儀 的控制參數；若檢測得到的缺陷率沒有超出預設范圍，則對擴散焊后的鈦靶材進行超聲波 檢測。 參考圖2，本實施例靶材的檢測方法，包括如下步驟
步驟S21，提供鈦靶材的標準試樣。 步驟S22，使用超聲波探傷儀對所述鈦靶材的標準試樣進行檢測，其中，超聲波頻 率選擇為5MHz。 步驟S23，計算超聲波探傷儀檢測到的所述鈦靶材的標準試樣的缺陷率。 步驟S24，判斷所述計算得到的缺陷率是否超過預設范圍，若是則執行步驟S25，
若否則執行步驟S26。 步驟S25，調整超聲波探傷儀的控制參數，接著執行步驟S22。
步驟S26，提供擴散焊后的鈦靶材。 步驟S27，使用超聲波探傷儀對所述擴散焊后的鈦靶材進行檢測，其中，超聲波頻 率選擇為5MHz。 步驟S28，根據超聲波檢測結果，評估鈦靶材焊接表面的焊接質量。
下面結合圖3和4對圖2所示的各步驟進行詳細說明。 步驟S21，提供鈦耙材的標準試樣。請參考圖3，其是一種鈦耙材的標準試樣的示 意圖，其是針對采用擴散焊方式焊接的鈦靶材可能出現的焊接缺陷而設計的，其中，標準試 樣31具有焊接缺陷31a。鈦靶材的標準試樣31與擴散后的鈦靶材具有相同的性能。
步驟S22，使用超聲波探傷儀對所述鈦靶材的標準試樣進行檢測，其中，超聲波頻 率選擇為5MHz。請參考圖4，其是用超聲波探傷儀對目標檢測物進行檢測的示意圖。
如圖4所示，目標探測物40，即圖3所示的鈦靶材的標準試樣被放置在水中，焊接 缺陷面朝上。超聲波探傷儀包括超聲波探頭41、超聲波探頭架42和控制系統(圖中未示 出)。超聲波探頭41用于發送超聲波和接收超聲波反射，超聲波探頭架42用于帶動超聲波 探頭41移動。本實施例中，超聲波探頭41伸入水中的深度hl為6 10mm，超聲波探頭架 42距目標探測物40頂面的距離h2為95mm。 考慮到超聲波對擴散焊后的鈦靶材的穿透能力，本實施例中，超聲波探傷儀的工 作頻率選擇為5MHz。 一般，超聲波探傷儀還包括有過濾器，用于對超聲波進行濾波，以消除 外界噪聲干擾，達到更準確的檢測結果。本實施例中，針對選擇的超聲波頻率為5MHz，過濾 器的頻率選擇為2MHz。 測試時，超聲波探傷儀的控制系統控制移動超聲波探頭架42，以帶動超聲波探頭 41的移動，使得超聲波探頭41發出的超聲波可以在目標探測物40的整個表面上傳播，超 聲波探頭移動的步長(包括水平方向和豎直方向移動的距離)可以根據目標探測物40的大小來調節。當超聲波遇到異質界面(如焊接缺陷)時，部分聲波會被反射并被超聲波探頭41接收，超聲波探傷儀的控制系統會將反射的超聲波信號轉換為電信號，通過分析所述轉換的電信號，可以得到缺陷位置、大小和形狀等定量化結果。 步驟S23，計算超聲波探傷儀檢測到的所述鈦靶材的標準試樣的缺陷率。其中，缺陷率=缺陷面積/目標探測物面積(％ )。具體來說，圖4中，標準試樣31的缺陷率=缺陷31a的面積/標準試樣31的面積(％ )。 步驟S24，判斷所述計算得到的缺陷率是否超過預設范圍，若是則執行步驟S25，若否則執行步驟S26。本實施例中，標準試樣31的缺陷率的預設范圍設定為3 5%。若計算得到的標準試樣31的缺陷率在3 5%內，說明超聲波探傷儀處于穩定的工作狀態，則執行步驟S26 。否則，則執行步驟S25 。 步驟S25，調整超聲波探傷儀的控制參數，接著執行步驟S22。超聲波探傷儀包括多個可調的控制參數，例如，工作頻率、增益控制、衰減控制、步長調節和感度調節等等。經發明人研究和分析發現，針對不同材料的靶材和不同的焊接方式，可以對應設置不同的超聲波探傷儀的感度范圍，以確保其檢測穩定性，感度又稱為探傷靈敏度。本實施例中，針對擴散焊和鈦靶材，將感度控制在38 39dB的范圍內，可以提高超聲波檢測的穩定性，感度可以進行微調。在對感度進行微調后，繼續執行步驟S22，再對所述鈦靶材的標準試樣進行檢測并計算缺陷率。 步驟S26，提供擴散焊后的鈦靶材。所述擴散焊后的鈦靶材包括鈦靶材和與其結合的背板(例如鋁背板)。 步驟S27，使用超聲波探傷儀對所述擴散焊后的鈦靶材進行檢測，其中，超聲波頻率選擇為5MHz。對所述擴散焊后的鈦靶材進行檢測與步驟S22基本相同，不同的是，圖4中的目標探測物40為擴散焊后的鈦靶材，超聲波探頭41產生的超聲波在鈦靶材的焊接表面(例如，鈦_鋁擴散焊層)傳播，以檢測鈦靶材的擴散焊接質量。 步驟S28，根據超聲波檢測結果，評估鈦靶材焊接表面的焊接質量。選用5MHz的超聲進行檢測，在大面積擴散焊焊接及缺陷尺寸較大時檢測效果很好，可以直接從超聲波探頭接收的反射波的高度來判斷界面質量；對于細小的缺陷，通過將反射的超聲波信號轉換為電信號并對其進行分析，可以獲取缺陷的位置、大小和形狀，從而實現對焊接質量好壞的定性和定量的評估，并且，通過檢測能計算出0.00%的缺陷(計算出的缺陷率可以精確到小數點后兩位)。 綜上所述，上述實施例采用超聲波對擴散焊后的鈦靶材進行焊接質量檢測，其無需破壞鈦靶材，通過對超聲波信號特征和擴散焊缺陷特征的分析，可以得到擴散焊焊接的缺陷位置、大小和形狀評價的定量化直觀結果，從而提高了擴散焊焊接質量檢測的客觀性和可靠性，并且減少了擴散焊焊接缺陷檢測的漏檢和誤檢問題。 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
一種靶材的檢測方法，其特征在于，包括提供擴散焊后的靶材，所述靶材為鈦或鈦合金；對所述靶材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2～8MHz。
2. 如權利要求1所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波的頻率為5MHz。
3. 如權利要求2所述的靶材的檢測方法，其特征在于，對所述靶材進行超聲波檢測是 用超聲波探傷儀對所述靶材進行檢測。
4. 如權利要求3所述的靶材的檢測方法，其特征在于，在對所述靶材進行超聲波檢測 前還包括用超聲波探傷儀對所述靶材的標準試樣進行檢測。
5. 如權利要求4所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述用超聲波探傷儀對所述靶 材的標準試樣進行檢測包括計算所述靶材的標準試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超 出預設范圍時調整超聲波探傷儀的感度。
6. 如權利要求5所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述標準試樣的缺陷率的預設 范圍設定為3 5%，所述超聲波探傷儀的感度為38 39dB。
7. 如權利要求3所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波檢測是以水為介質。
8. 如權利要求7所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀包括發送超 聲波和接收超聲波反射的超聲波探頭，所述超聲波探頭伸入水中的深度為6 10mm。
9. 如權利要求7所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀還包括對所 述超聲波進行濾波的過濾器，所述過濾器的頻率為2MHz。
10. 如權利要求7所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀還包括帶動 超聲波探頭進行移動的超聲波探頭架，所述超聲波探頭架與靶材頂面的距離為95mm。
全文摘要
一種靶材的檢測方法，包括提供擴散焊后的靶材，所述靶材為鈦或鈦合金；對所述靶材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2～8MHz。所述靶材的檢測方法無需破壞靶材，同時可以提高焊接質量檢測的客觀性和可靠性。
文檔編號G01N29/22GK101699278SQ20091014898
公開日2010年4月28日 申請日期2009年6月16日 優先權日2009年6月16日
發明者劉慶, 周友平, 姚力軍, 潘杰, 王學澤, 陳勇軍 申請人:寧波江豐電子材料有限公司