CN106346344A - 铜靶材表面的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铜靶材表面的处理方法，其中所述方法包括：提供铜靶材，所述铜靶材包括铜靶材镜面；对铜靶材镜面进行机械加工；对机械加工后的铜靶材镜面进行抛光处理，所述抛光处理包括至少两次抛光工艺。通过在机械加工后采用至少两次抛光工艺对所述铜靶材镜面进行表面处理，所述抛光工艺去除机械加工在铜靶材镜面表面形成的划伤，还去除机械加工残留液体在所述铜靶材镜面形成的氧化层，从而使铜靶材镜面的表面色泽度和粗糙度更好，进而降低了铜靶材的返修率和报废率。
Description
技术领域
本发明涉及靶材加工领域，尤其涉及一种靶材表面的处理方法。
背景技术
金属靶材是液晶显示器制造中最重要的原材料之一，液晶显示器的制造普遍采用物理气相沉积工艺，在物理气相沉积过程中，电离形成的氩离子在电场的作用下加速，加速的氩离子轰击金属靶材形成大量靶材原子，溅射出的大量靶材原子沉积在基板上形成薄膜。
在实际制造过程中，金属靶材表面的粗糙度会影响靶材溅射速率的稳定性，进而导致在基板上形成的薄膜厚度不均匀，因此为了确保薄膜质量的稳定性，需要对金属靶材进行镜面处理以提高金属靶材表面的光洁度。
以铜材料的金属靶材为例，目前对铜靶材常用的镜面处理方法为机械加工的方法。但通过机械加工对铜靶材镜面进行处理容易使铜靶材报废，致使铜靶材的良率较低，不符合生产制造的需求。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种铜靶材表面的处理方法，以提高铜靶材的良率。
为解决上述问题，本发明提供一种铜靶材表面的处理方法。包括如下步骤：
提供铜靶材，所述铜靶材包括铜靶材镜面；
对所述铜靶材镜面进行机械加工；
对机械加工后的铜靶材镜面进行抛光处理，所述抛光处理包括至少两次抛光工艺。
可选的，所述抛光处理包括三次抛光工艺，第一次抛光为粗抛光工艺，第二次抛光为细抛光工艺，第三次抛光为精抛光工艺，所述粗抛光工艺、细抛光工艺和精抛光工艺依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材表面的粗糙度逐渐变小。
可选的，所述抛光处理包括两次抛光，第一次抛光为粗抛光工艺，第二次抛光为精抛光工艺，所述粗抛光工艺和精抛光工艺依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材表面的粗糙度逐渐变小。
可选的，所述粗抛光工艺采用的抛光件为筛孔尺寸为200目至400目的抛光绒布。
可选的，所述细抛光工艺采用的抛光件为筛孔尺寸为200目至400目的抛光绒布和筛孔尺寸为600目至1000目的百洁布。
可选的，所述精抛光工艺包括依次进行的第一精抛光工艺和第二精抛光工艺；所述第一精抛光工艺去除所述铜靶材镜面的车刀纹路，所述第二精抛光工艺减小第一精抛光工艺后铜靶材镜面的粗糙度。
可选的，所述第一精抛光工艺采用的抛光件是砂纸，所述抛光件的筛孔尺寸为600目至1000目。
可选的，所述第二精抛光工艺采用的抛光件是百洁布，所述抛光件的筛孔尺寸为600目至1000目。
可选的，所述抛光处理采用的抛光液为金刚石研磨剂和有机溶剂的混合液。
可选的，所述有机溶剂为乙丙乙醇或无水酒精。
可选的，所述机械加工包括依次进行的粗加工、精加工外形和半精加工。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明在机械加工后采用至少两次抛光工艺对所述铜靶材镜面进行表面处理，所述抛光工艺去除机械加工在铜靶材镜面形成的划伤，还去除机械加工残留液体在所述铜靶材镜面形成的氧化层，从而使形成的铜靶材镜面的表面色泽度和粗糙度更好，进而降低了铜靶材的返修率和报废率。
可选方案中，所述精抛光工艺包括依次进行的第一精抛光工艺和第二精抛光工艺。所述第一精抛光工艺去除所述铜靶材镜面的不规则车刀纹路，在所述铜靶材镜面形成方向规则化且目视均匀的纹路，所述第二精抛光工艺减小第一精抛光工艺后铜靶材镜面的粗糙度，从而使最终得到的铜靶材镜面粗糙度满足预定标准。
进一步，与机械加工相比，抛光工艺所花费的工艺时间更短，本发明通过将抛光工艺代替部分机械加工，缩短了整个铜靶材镜面处理的周期，提高了铜靶材的生产效率。
附图说明
图1是本发明铜靶材表面的处理方法一实施例的流程示意图；
图2是图1中步骤S2的流程示意图；
图3是图1中步骤S3的流程示意图；
图4是图3中步骤S33的流程示意图；
图5是本发明铜靶材表面的处理方法另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
现有铜靶材的镜面处理方法通常采用机械加工法，该方法容易导致铜靶材的返修或报废，分析其原因在于：机械加工过程容易对铜靶材镜面产生难以修复的划伤，且机械加工后还容易有油渍和切削液等残留液体，所述残留液体对铜靶材氧化严重且难以去除，且采用机械加工制成的铜靶材镜面很难达到表面粗糙度与色泽度一致，进而导致铜靶材的返修或报废。
为了解决上述问题，本发明提供一种铜靶材表面的处理方法，包括：对铜靶材镜面进行机械加工；然后对机械加工后的铜靶材镜面进行抛光处理，所述抛光处理包括至少两次抛光工艺。
本发明通过对铜靶材镜面进行至少两次抛光工艺，去除机械加工在铜靶材镜面表面形成的划伤，还去除机械加工残留液体在所述铜靶材镜面形成的氧化层，从而使形成的铜靶材镜面的表面色泽度和粗糙度更好，进而保证了铜靶材的质量，降低了铜靶材的返修率和报废率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参考图1，图1是本发明铜靶材表面的处理方法一实施例的流程示意图，本发明所提供的铜靶材的镜面处理方法包括以下基本步骤：
步骤S1：提供铜靶材，所述铜靶材包括铜靶材镜面；
步骤S2：对所述铜靶材镜面进行机械加工；
步骤S3：对机械加工后的铜靶材镜面进行抛光处理，所述抛光处理包括至少两次抛光工艺。
下面将结合附图对本发明的具体实施例做进一步描述。
首先执行步骤S1，提供铜靶材，所述铜靶材包括铜靶材镜面。
在现有技术中，形成铜薄膜的工艺包括薄膜沉积方法。所述薄膜沉积方法为：在真空腔体中通入工作气体，所述工作气体在强电场作用下放电，产生大量的阳离子；所述阳离子在强电场加速的作用下，轰击铜靶材；当阳离子的动能超过铜靶材原子的结合能时，铜原子就脱离铜靶材表面，溅射到阳极的硅片上，沉积成铜薄膜。
所述铜薄膜需要满足一定的厚度均匀性要求，而铜靶材表面的粗糙度会影响靶材溅射速率的稳定性，进而影响沉积在硅片上的铜薄膜的厚度均匀性，因此为了确保铜薄膜质量的稳定性，需要对铜靶材进行表面进行处理，形成低粗糙度的铜靶材镜面。
本实施例中，待加工的铜靶材的长度×宽度×厚度的原始尺寸为2050×1040×20(单位为毫米)，加工后的铜靶材的长度×宽度×厚度的目标尺寸为2030×1020×14.2(单位为毫米)，且加工后的铜靶材镜面粗糙度预定值为低于0.2mm。
其次，执行步骤S2，对所述铜靶材的镜面进行机械加工，在机械加工过程中采用纯油型切削液、水溶性切削液或无水酒精作为切削液以起到冷却和润滑的作用。
在实际应用中，所述机械加工可以分成多个工序来完成。具体来讲，结合参考图2所示，所述机械加工可以包括如下各工序：S21，对所述铜靶材镜面进行粗加工；S22，对所述铜靶材镜面进行精加工外形；S23，对所述铜靶材镜面进行半精加工。
结合参考图2所示，现对上述各工艺进行详细说明。
在S21中，对待加工的铜靶材镜面进行粗加工，快速大量地切削去除所述铜靶材镜面的大部分余量，使所述铜靶材形成初步形状。
具体地，将所述待加工的铜靶材安装在机床的主轴上，设定机床转速为400转/秒至600转/秒，启动机床后，机床刀头按每分钟200毫米/转至500毫米/转的进给量对所述待加工的铜靶材镜面进行粗加工，所述机床刀头每进行一刀切削的切削量为1毫米至3毫米。
本实施例中，机床刀头按每分钟500毫米/转的进给量对所述铜靶材镜面进行粗加工，设定机床刀头每进行一刀切削的切削量为1毫米，所述粗加工共进行4刀的切削工艺，则经过所述粗加工后，所述铜靶材的厚度变为20-1×4＝16毫米。
在S22中，对完成粗加工的所述铜靶材进行精加工外形，去除所述铜靶材侧面的部分余量，获得与最后产品相似的半成品。
具体地，调整机床转速为400转/秒至1000转/秒，启动机床后，机床刀头按每分钟50毫米/转至200毫米/转的进给量去除所述铜靶材侧面的部分余量，所述机床刀头每进行一刀切削的切削量为10毫米至20毫米。
本实施例中，设定机床刀头每进行一刀切削的切削量为10毫米，所述精加工外形共进行2刀的切削工艺，则经过所述精加工外形后，所述铜靶材的长度变为2050-10×2＝2030毫米，宽度变为1040-10×2＝1020毫米。
在S23中，对完成精加工外形的所述铜靶材镜面进行半精加工，去除所述铜靶材镜面的小部分余量。
具体地，调整机床转速为300转/秒至800转/秒，启动机床后，机床刀头按每分钟100毫米/转至300毫米/转的进给量对完成精加工外形的所述铜靶材镜面进行半精加工，去除所述铜靶材镜面的小部分余量，所述机床刀头每进行一刀切削的切削量为0.1毫米至0.5毫米。
本实施例中，设定机床刀头每进行一刀切削的切削量为0.3毫米，所述半精加工共进行6刀的切削工艺，则经过所述半精加工后，所述铜靶材的厚度变为16-0.3×6＝14.2毫米，最终达到铜靶材的长度×宽度×厚度的目标尺寸值。
然后执行步骤S3，对所述完成机械加工的铜靶材镜面进行抛光处理，所述抛光处理包括至少两次抛光工艺，用于去除机械加工在铜靶材镜面表面形成的划伤，还去除机械加工残留液体在所述铜靶材镜面形成的氧化层，从而使所述铜靶材镜面的表面色泽度和粗糙度更好，进而降低铜靶材的返修率和报废率。
本实施例中，所述抛光工艺以金刚石研磨剂和有机溶剂混合液作为抛光液；为了保证抛光处理后所述铜靶材镜面不产生有机溶剂残留，因此需选用具有挥发性且挥发速度适中的有机溶剂，具体地，所述有机溶剂可以为乙丙乙醇或无水酒精。
根据所述铜靶材镜面的表面粗糙度的要求，按照筛孔尺寸由小到大的顺序更换抛光件，依次对所述铜靶材镜面进行抛光工艺；筛孔尺寸越大，形成的铜靶材镜面粗糙度越低，因此通过依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材镜面的粗糙度逐渐减小。
在本发明中，所述抛光处理可以包括三次抛光工艺。具体来讲，结合参考图3所示，所述三次抛光工艺可以包括如下各工序：S31，对所述铜靶材镜面进行粗抛光工艺；S32，对所述铜靶材镜面进行细抛光工艺；S33，对所述铜靶材镜面进行精抛光工艺。所述粗抛光工艺、细抛光工艺和精抛光工艺依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材表面的粗糙度逐渐减小。
结合参考图3所示，现对上述各工艺进行详细说明。
在S31的粗抛光工艺中，提供筛孔尺寸为200目至400目的抛光绒布，固定铜靶材，将所述抛光绒布放置于在所述铜靶材镜面上，以金刚石研磨剂和有机溶剂混合液作为抛光液，手动将所述抛光绒布从铜靶材的一个边缘沿平行于所述铜靶材的第一方向来回移动进行抛光，同时所述抛光绒布沿垂直于所述第一方向的第二方向来回移动，对所述铜靶材镜面进行粗抛光工艺。通过所述粗抛光工艺，使所述铜靶材镜面的纹路更均匀、更细腻。
本实施例中，采用筛孔尺寸为320目的抛光绒布作为抛光件对所述铜靶材镜面进行粗抛光工艺，经粗抛光工艺后，所述铜靶材镜面的粗糙度可以达到0.4mm以下。
在S32的细抛光工艺中，依次采用抛光绒布和筛孔尺寸更大的百洁布，以金刚石研磨剂和有机溶剂混合液作为抛光液，对完成粗抛光工艺的所述铜靶材镜面进行细抛光工艺。所述S32的具体工艺与上述S31的具体工艺相类似。
具体地，所述细抛光工艺采用的抛光件依次为筛孔尺寸为200目至400目的抛光绒布和筛孔尺寸为600目至1000目的百洁布。先采用所述抛光绒布针对铜靶材镜面的表面粗糙度及光泽度较差的区域进行局部细抛光；然后将百洁布放置于在所述铜靶材镜面上，手动将所述百洁布从铜靶材的一个边缘沿平行于所述铜靶材的第一方向来回移动进行抛光，同时所述百洁布沿垂直于所述第一方向的第二方向来回移动，对所述铜靶材镜面进行细抛光工艺，使所述铜靶材镜面的表面色差均匀。
本实施例中，先采用筛孔尺寸为320目的抛光绒布针对铜靶材镜面的表面粗糙度及光泽度较差的区域进行局部细抛光，然后采用筛孔尺寸为800目的百洁布，对整个铜靶材镜面进行细抛光工艺。
需要说明的是，本实施例依次采用抛光绒布和筛孔尺寸更大的百洁布对所述铜靶材镜面进行细抛光，但不仅限于此。根据所述铜靶材镜面的表面粗糙度和色泽度情况，可以仅采用抛光绒布或仅采用百洁布对所述铜靶材镜面进行细抛光工艺。
在S33中，对完成细抛光工艺的所述铜靶材镜面进行精抛光工艺。采用气动或电动抛光机，所述气动或电动抛光机表面黏贴抛光件，将所述抛光件放置于所述铜靶材镜面上，将所述抛光件从铜靶材的一个边缘沿平行于所述铜靶材的第一方向来回移动进行抛光，同时所述铜靶材沿垂直于所述第一方向的第二方向来回移动，对所述铜靶材镜面进行精抛光工艺，从而使所述铜靶材镜面的粗糙度达到预定标准的同时，去除所述铜靶材镜面的表面划伤和氧化层。
具体地，所述精抛光工艺可以包括两次精抛光。结合参考图4所示，所述两次精抛光可以包括如下各工序：S331，对所述铜靶材镜面进行第一精抛光工艺；S332，对所述铜靶材镜面进行第二精抛光工艺。
结合参考图4所示，现对上述各工艺进行详细说明。
在S331的第一精抛光工艺中，采用气动或电动抛光机，所述气动或电动抛光机表面黏贴筛孔尺寸为600目至1000目的砂纸，采用所述砂纸对所述铜靶材镜面进行第一精抛光工艺，从而去除所述铜靶材镜面的不规则车刀纹路，在所述铜靶材镜面形成方向规则化且目视均匀的抛光纹路。
本实施例中，所述第一精抛光工艺采用的抛光件是筛孔尺寸为800目的砂纸。具体工艺可以为：采用气动或电动抛光机，所述气动或电动抛光机表面黏贴所述砂纸，将所述砂纸放置于所述铜靶材镜面上，将所述砂纸从铜靶材的一个边缘沿平行于所述铜靶材的第一方向来回移动进行抛光，同时所述铜靶材沿垂直于所述第一方向的第二方向来回移动，对所述铜靶材镜面进行第一精抛光工艺。
在S332的第二精抛光工艺中，采用气动或电动抛光机，所述气动或电动抛光机表面黏贴筛孔尺寸为600目至1000目的百洁布，采用所述百洁布对所述铜靶材镜面进行第二精抛光工艺，从而使所述铜靶材镜面的光亮色泽一致、纹路更细腻，表面无划伤或氧化，表面粗糙度达到0.2mm以下。
本实施例中，所述第二精抛光工艺采用的抛光件是筛孔尺寸为800目的百洁布。具体工艺可以为：采用气动或电动抛光机，所述气动或电动抛光机表面黏贴所述百洁布，将所述百洁布放置于所述铜靶材镜面上，将所述百洁布从铜靶材的一个边缘沿平行于所述铜靶材的第一方向来回移动进行抛光，同时所述铜靶材沿垂直于所述第一方向的第二方向来回移动，对所述铜靶材镜面进行第二精抛光工艺。
本发明中，在进行抛光处理时，依次采用筛孔尺寸由小到大抛光件。如果各抛光工艺采用的抛光件的筛孔尺寸过大，会导致所述铜靶材镜面经抛光后的纹路均匀性变差、表面粗糙度难以达到小于0.2μm的预定标准，表面的划伤或氧化层难以被去除；如果抛光件的筛孔尺寸过小，虽然可以通过增加抛光时间直至达到粗糙度预定值，但相应也会引起铜靶材制造成本的增加，制造效率的降低。因此，所述抛光处理依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材表面的粗糙度逐渐变小。
通过所述抛光处理，在有效地去除所述铜靶材镜面划伤或氧化层的同时，获得镜面的表面色泽度一致，镜面粗糙度低于0.2μm的铜靶材。
在本发明的其他实施例中，所述抛光工艺还可以包括两次抛光。
具体来讲，当粗抛光工艺后的所述铜靶材镜面的表面色泽度较均匀时，粗抛光工艺后可直接进行精抛光工艺。结合参考图5所示，所述两次抛光工艺可以包括如下各工序：S51，对所述铜靶材镜面进行粗抛光工艺；S52，对所述铜靶材镜面进行精抛光工艺。本实施例与前述实施例不同之处仅在于，省去了细抛光工艺。其中，本实施例的粗抛光工艺、精抛光工艺均与前述实施例相同，在此不做赘述。
通过机械加工和抛光工艺，不仅得到了尺寸满足预定值的铜靶材，还有效地在去除所述铜靶材镜面的划伤或氧化层，获得镜面的表面色泽度一致、表面粗糙度低于0.2μm的铜靶材。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，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。
Claims (11)
1.一种铜靶材表面的处理方法，其特征在于，包括：
提供铜靶材，所述铜靶材包括铜靶材镜面；
对所述铜靶材镜面进行机械加工；
对机械加工后的铜靶材镜面进行抛光处理，所述抛光处理包括至少两次抛光工艺。
2.如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述抛光处理包括三次抛光工艺，第一次抛光为粗抛光工艺，第二次抛光为细抛光工艺，第三次抛光为精抛光工艺，所述粗抛光工艺、细抛光工艺和精抛光工艺依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材表面的粗糙度逐渐变小。
3.如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述抛光处理包括两次抛光，第一次抛光为粗抛光工艺，第二次抛光为精抛光工艺，所述粗抛光工艺和精抛光工艺依次采用筛孔尺寸由小到大的抛光件，使铜靶材表面的粗糙度逐渐变小。
4.如权利要求2或3所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述粗抛光工艺采用的抛光件为筛孔尺寸为200目至400目的抛光绒布。
5.如权利要求2所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述细抛光工艺采用的抛光件为筛孔尺寸为200目至400目的抛光绒布和筛孔尺寸为600目至1000目的百洁布。
6.如权利要求2或3所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述精抛光工艺包括依次进行的第一精抛光工艺和第二精抛光工艺；所述第一精抛光工艺去除所述铜靶材镜面的车刀纹路，所述第二精抛光工艺减小第一精抛光工艺后铜靶材镜面的粗糙度。
7.如权利要求6所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述第一精抛光工艺采用的抛光件是砂纸，所述抛光件的筛孔尺寸为600目至1000目。
8.如权利要求6所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述第二精抛光工艺采用的抛光件是百洁布，所述抛光件的筛孔尺寸为600目至1000目。
9.如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述抛光处理采用的抛光液为金刚石研磨剂和有机溶剂的混合液。
10.如权利要求9所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙丙乙醇或无水酒精。
11.如权利要求1所述的铜靶材表面的处理方法，其特征在于，所述机械加工包括依次进行的粗加工、精加工外形和半精加工。
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