一种靶材表面的清洗方法与流程

[0001]
本发明属于靶材制备技术领域，涉及一种靶材表面的清洗方法。


背景技术：

[0002]
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，其主要制备方法为物理气相沉积法(pvd)，主要包括溅射镀膜、真空蒸镀、等离子体镀膜等，其中最常用的为溅射镀膜法。
[0003]
在溅射镀膜过程中，靶材直接参与溅射，若靶材的表面附着有油污、灰尘、颗粒状杂质等异物，则会产生电弧放电，导致靶材的一部分变为熔融态并产生向各个方向飞溅的溅沫，所述溅沫附着在基板上或附着在已经成膜的镀膜上，会使镀膜质量下降，从而造成产品合格率下降，并导致生产成本增加。因此，溅射镀膜过程中的靶材的清洁度对于溅射镀膜的质量、产品的合格率以及生产成本均有重要影响。在生产过程中为了保证靶材具有足够的清洁度，需要对靶材进行充分的清洁。
[0004]
由于在溅射镀膜过程中靶材一般不是单独使用，而是以靶材组件的形式，靶材组件通常由靶材和背板构成，因此可以在靶材组件组装完成后，再进行清洗流程，保证靶材表面的洁净度。cn 108816929a公开了一种钽靶材生产过程中半成品钽螺纹的清洗方法，包括以下步骤：将钽螺纹超声波处理3-10min后，表面涂抹清洁剂，再经过刷洗、吹干、真空干燥即可。该清洗过程是在靶材组件制作过程中进行的，其目的在于提高靶材与背板焊接的结合率，并未涉及靶材成品的清洗，对于靶材成品上喷砂后区域的清洗也未涉及。
[0005]
cn 110670083a公开了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗；超声波清洗刷洗后的靶材；使用惰性气体吹干超声波清洗后靶材表面的水分，然后进行真空干燥处理，得到清洗完成的靶材。该清洗方法同样是在靶材生产过程中进行的，对于靶材加工完成后如何进行清洗并没有涉及，靶材加工完成后除了溅射表面，还包括喷砂熔射区域，该区域粗糙度较大，与光滑溅射面的清洗方式也会不同。
[0006]
综上所述，对于靶材组件成品的清洗方式的选择，还需要根据靶材组件的实际结构，选择合理的操作步骤，同时不影响靶材后续的使用。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种靶材表面的清洗方法，所述方法对加工完成后的靶材依次进行流水清洗、超声振动清洗以及喷射清洗，能够完成对靶材成品各表面的全面清洗，达到完全去污、去油、去杂质、去粉尘的效果，有助于后续溅射过程镀膜质量的提高。
[0008]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009]
本发明提供了一种靶材表面的清洗方法，所述清洗方法包括以下步骤：
[0010]
将靶材表面进行流水清洗并擦拭，然后依次进行超声振动清洗、喷射清洗和吹扫
干燥，得到清洗完成的靶材。
[0011]
本发明中，靶材加工完成后需要用于溅射镀膜，然而溅射面经常会出现污迹，采用现有技术清洗后难以起到充分的清洁效果，而且靶材背板焊接后需要进行喷砂熔射，形成的喷砂熔射区域粗糙度较大，容易附着灰尘等杂质，普通工艺难以彻底清除；因此，本发明中采用多级清洗工艺，将流水清洗、超声清洗和喷射清洗相结合，使靶材组件的溅射面、喷砂熔射区、凹槽等各区域均能够完成清洗，达到完全去污、去油、去杂质、去粉尘的效果，最后再采用吹扫干燥的方式，快速吹干，避免液体长时间残留容易形成水印的问题，实现靶材成品阶段的表面清洁。
[0012]
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。
[0013]
作为本发明优选的技术方案，所述靶材包括金属靶材、合金靶材或陶瓷靶材中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：金属靶材和合金靶材的组合，合金靶材和陶瓷靶材的组合，金属靶材、合金靶材和陶瓷靶材的组合等。
[0014]
优选地，所述靶材表面包括靶材溅射面和喷砂熔射区域。
[0015]
作为本发明优选的技术方案，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗。
[0016]
本发明中，所述流水清洗阶段采用的超纯水是指电阻率达到18mω
·
cm的水，其中几乎不含杂质，不会对靶材的清洗引入杂质，采用流水法，可及时将洗出的灰尘颗粒等随水流排出，避免再次附着于靶材表面。
[0017]
优选地，所述擦拭为采用清洁海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗。
[0018]
优选地，所述清洁海绵包括擦擦克林海绵或纳米海绵。
[0019]
本发明中，在流水清洗过程中同时进行擦拭，对于表面的难去除污渍以及凹槽等水流难以直接流出的区域，采用清洁海绵擦拭，直至擦拭所用海绵无污迹，之后再用超纯水清洗，去除擦试下来的污迹或水产生的泡沫，完成流水清洗及擦拭的操作。
[0020]
作为本发明优选的技术方案，所述靶材进行流水清洗和擦拭时，靶材置于放置台上。
[0021]
优选地，所述放置台上垫净化布。
[0022]
本发明中，由于靶材要求的精细性，靶材在放置台上进行流水清洗和擦拭时，需要垫净化布，防止产品背面划伤，所用净化布需要满足干净、无黑色污迹，同时靶材擦拭时不宜直接移动，防止造成划伤。
[0023]
作为本发明优选的技术方案，所述超声振动清洗采用具有抛动功能的超声波设备，优选为具有抛动轴承支架的超声波设备。
[0024]
本发明中，超声振动清洗时采用的超声波设备具有抛动组件，否则超声波振动出的杂质仍会附着在靶材表面，或者撞击靶材而使其出现污迹或伤痕。
[0025]
优选地，所述超声振动清洗的介质为超纯水。
[0026]
作为本发明优选的技术方案，所述超声振动清洗的功率为1500～2500w，例如1500w、1560w、1680w、1800w、1920w、2040w、2160w、2280w、2400w、2460w或2500w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。
[0027]
优选地，所述超声振动清洗的温度为15～25℃，例如15℃、16℃、18℃、20℃、22℃、
24℃或25℃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。
[0028]
优选地，所述超声振动清洗的时间为5～15min，例如5min、6min、8min、10min、12min、14min或15min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。
[0029]
作为本发明优选的技术方案，所述喷射清洗为采用高压水枪对喷砂熔射区域进行冲击。
[0030]
本发明中，采用高压水枪进行喷射，利用其强大的冲击力确保喷砂熔射区域附着的喷砂颗粒或粉尘可以被冲击下来。
[0031]
优选地，所述高压水枪所用介质为高纯水。
[0032]
优选地，所述高压水枪的喷射压力为10～25mpa，例如10mpa、12mpa、14mpa、16mpa、18mpa、20mpa、22mpa或25mpa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。
[0033]
优选地，所述喷射清洗的时间为0.5～2min，例如0.5min、0.75min、1min、1.2min、1.5min、1.8min或2min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。
[0034]
作为本发明优选的技术方案，所述吹扫干燥为采用压缩气体对靶材进行吹扫干燥。
[0035]
本发明中，采用压缩气体进行吹扫干燥，相比真空干燥的优势在于：吹扫效率高，所用时间较短，干燥后的靶材表面不会存在水渍印迹。
[0036]
优选地，所述压缩气体包括惰性气体和/或氮气。
[0037]
优选地，所述压缩气体的压力为0.1～0.3mpa，例如0.1mpa、0.15mpa、0.2mpa、0.25mpa或0.3mpa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。
[0038]
优选地，所述吹扫干燥的时间为3～5min，例如3min、3.5min、4min、4.5min或5min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。
[0039]
作为本发明优选的技术方案，所述靶材清洗完成后进行真空包装。
[0040]
优选地，所述真空包装时抽真空的时间不少于10s，例如10s、15s、20s、25s、30s、40s或50s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。
[0041]
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
[0042]
(1)将靶材表面进行流水清洗并擦拭，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗，所述擦拭为采用清洁海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗；
[0043]
(2)将步骤(1)处理后的靶材采用具有抛动功能的超声波设备进行超声振动清洗，所用介质为超纯水，所述超声振动清洗的功率为1500～2500w，温度为15～25℃，时间为5～15min；
[0044]
(3)将步骤(2)处理后的靶材采用高压水枪对喷砂熔射区域进行喷射清洗，所述高压水枪所用介质为高纯水，喷射清洗的压力为10～25mpa，时间为0.5～2min；
[0045]
(4)将步骤(3)处理后的靶材采用压缩气体进行吹扫干燥，所述压缩气体包括惰性气体和/或氮气，所述压缩气体的压力为0.1～0.3mpa，吹扫干燥的时间为3～5min，得到清
洗完成的靶材。
[0046]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0047]
(1)本发明所述方法采用多级清洗工艺，对加工完成后的靶材依次进行流水清洗、超声振动清洗以及喷射清洗，使靶材组件的溅射面、喷砂熔射区、凹槽等各区域均能够完成清洗，达到完全去污、去油、去杂质、去粉尘的效果，清洁率可达到99.9％以上；
[0048]
(2)本发明采用吹扫干燥的方式，快速吹干，避免液体长时间残留容易形成水印的问题；
[0049]
(3)本发明清洗过程中未使用任何有机溶剂，清洗成本低，产生废液量较少。
具体实施方式
[0050]
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。
[0051]
本发明具体实施方式部分提供了一种靶材表面的清洗方法，所述清洗方法包括以下步骤：
[0052]
将靶材表面进行流水清洗并擦拭，然后依次进行超声振动清洗、喷射清洗和吹扫干燥，得到清洗完成的靶材。
[0053]
以下为本发明典型但非限制性实施例：
[0054]
实施例1：
[0055]
本实施例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法包括以下步骤：
[0056]
(1)将钛靶材表面进行流水清洗并擦拭，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗，所述擦拭为采用擦擦克林海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗；
[0057]
(2)将步骤(1)处理后的钛靶材采用具有抛动轴承支架的超声波设备进行超声振动清洗，所用介质为超纯水，所述超声振动清洗的功率为2160w，温度为20℃，时间为10min；
[0058]
(3)将步骤(2)处理后的钛靶材采用高压水枪对喷砂熔射区域进行喷射清洗，所述高压水枪所用介质为高纯水，喷射清洗的压力为20mpa，时间为1min；
[0059]
(4)将步骤(3)处理后的钛靶材采用压缩氩气进行吹扫干燥，所述压缩氩气的压力为0.1mpa，吹扫干燥的时间为5min，得到清洗完成的钛靶材，之后进行真空包装。
[0060]
实施例2：
[0061]
本实施例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法包括以下步骤：
[0062]
(1)将钽靶材表面进行流水清洗并擦拭，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗，所述擦拭为采用擦擦克林海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗；
[0063]
(2)将步骤(1)处理后的钽靶材采用具有抛动轴承支架的超声波设备进行超声振动清洗，所用介质为超纯水，所述超声振动清洗的功率为1500w，温度为15℃，时间为15min；
[0064]
(3)将步骤(2)处理后的钽靶材采用高压水枪对喷砂熔射区域进行喷射清洗，所述高压水枪所用介质为高纯水，喷射清洗的压力为15mpa，时间为1.5min；
[0065]
(4)将步骤(3)处理后的钽靶材采用压缩氩气进行吹扫干燥，所述压缩氩气的压力
为0.2mpa，吹扫干燥的时间为4min，得到清洗完成的钽靶材，之后进行真空包装。
[0066]
实施例3：
[0067]
本实施例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法包括以下步骤：
[0068]
(1)将铜合金靶材表面进行流水清洗并擦拭，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗，所述擦拭为采用纳米海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗；
[0069]
(2)将步骤(1)处理后的铜合金靶材采用具有抛动轴承支架的超声波设备进行超声振动清洗，所用介质为超纯水，所述超声振动清洗的功率为2400w，温度为25℃，时间为5min；
[0070]
(3)将步骤(2)处理后的铜合金靶材采用高压水枪对喷砂熔射区域进行喷射清洗，所述高压水枪所用介质为高纯水，喷射清洗的压力为10mpa，时间为2min；
[0071]
(4)将步骤(3)处理后的铜合金靶材采用压缩氮气进行吹扫干燥，所述压缩氮气的压力为0.3mpa，吹扫干燥的时间为3min，得到清洗完成的铜合金靶材，之后进行真空包装。
[0072]
实施例4：
[0073]
本实施例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法包括以下步骤：
[0074]
(1)将氧化铝靶材表面进行流水清洗并擦拭，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗，所述擦拭为采用擦擦克林海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗；
[0075]
(2)将步骤(1)处理后的氧化铝靶材采用具有抛动轴承支架的超声波设备进行超声振动清洗，所用介质为超纯水，所述超声振动清洗的功率为1800w，温度为18℃，时间为12min；
[0076]
(3)将步骤(2)处理后的氧化铝靶材采用高压水枪对喷砂熔射区域进行喷射清洗，所述高压水枪所用介质为高纯水，喷射清洗的压力为18mpa，时间为1.2min；
[0077]
(4)将步骤(3)处理后的氧化铝靶材采用压缩氖气进行吹扫干燥，所述压缩氖气的压力为0.15mpa，吹扫干燥的时间为4.5min，得到清洗完成的氧化铝靶材，之后进行真空包装。
[0078]
实施例5：
[0079]
本实施例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法包括以下步骤：
[0080]
(1)将钛靶材表面进行流水清洗并擦拭，所述流水清洗为采用超纯水进行靶材表面的冲洗，所述擦拭为采用纳米海绵对靶材的溅射面、喷砂熔射区域、密封圈槽和孔槽进行擦洗；
[0081]
(2)将步骤(1)处理后的钛靶材采用具有抛动轴承支架的超声波设备进行超声振动清洗，所用介质为超纯水，所述超声振动清洗的功率为2040w，温度为22℃，时间为8min；
[0082]
(3)将步骤(2)处理后的钛靶材采用高压水枪对喷砂熔射区域进行喷射清洗，所述高压水枪所用介质为高纯水，喷射清洗的压力为25mpa，时间为0.5min；
[0083]
(4)将步骤(3)处理后的钛靶材采用压缩氩气进行吹扫干燥，所述压缩氩气的压力为0.25mpa，吹扫干燥的时间为3.5min，得到清洗完成的钛靶材，之后进行真空包装。
[0084]
实施例1-5中，采用所述方法进行靶材成品的清洗，清洗完成后，靶材表面洁净，无污迹，无水印残留，达到完全去污、去油、去杂质、去粉尘的效果，清洁率均可达到99.9％以
上。
[0085]
对比例1：
[0086]
本对比例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(1)流水清洗过程中不进行擦拭。
[0087]
本对比例中，由于使用超纯水进行流水清洗时，未进行擦拭，水流作用较弱，只能将表面的污迹去除，对于靶材组件的凹槽等结构中的杂质污迹，去除作用较弱，清洗后的靶材仍存在污迹，清洁率明显降低。
[0088]
对比例2：
[0089]
本对比例提供了一种靶材表面的清洗方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(4)中采用真空干燥的方式。
[0090]
本对比例中，由于靶材清洗后采用真空干燥，干燥速率较慢，容易在靶材表面残留水印，影响靶材的后续溅射使用。
[0091]
综合上述实施例和对比例可以得出，本发明所述方法采用多级清洗工艺，对加工完成后的靶材依次进行流水清洗、超声振动清洗以及喷射清洗，使靶材组件的溅射面、喷砂熔射区、凹槽等各区域均能够完成清洗，达到完全去污、去油、去杂质、去粉尘的效果，清洁率可达到99.9％以上；本发明采用吹扫干燥的方式，快速吹干，避免液体长时间残留容易形成水印的问题；本发明清洗过程中未使用任何有机溶剂，清洗成本低，产生废液量较少。
[0092]
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。

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