超声波清洗技术在溅射靶材清洗中的应用
2024年07月22日
靶材，也称为溅射靶材，是在高速荷能粒子轰击下作为目标材料的物质。通过不同的激光（离子光束）和不同的靶材相互作用得到不同的膜系，实现导电或阻挡等功能。靶材广泛应用于科学实验和工业加工中，如高能物理实验、材料分析、半导体制造、显示面板、太阳能电池、光学器件、磁记录等领域。靶材通常由“靶坯”和“背板”组成，靶坯由高纯金属、合金、陶瓷或复合材料制成，背板则起到固定靶坯并导热导电的作用。
靶材是制备高品质薄膜的关键材料，其纯度必须达到99.95%以上，密度应达到理论密度的90%以上，且应具有均匀的形状与尺寸。此外，一个高洁净度和高光洁度的表面有利于实现均匀的膜层沉积。
在溅射镀膜过程中，若靶材表面附着有油污、灰尘、颗粒状杂质等异物，会引起电弧放电，导致靶材的一部分变为熔融态并向各个方向飞溅，附着在基板或已成膜的镀膜上，将降低镀膜质量，进而影响产品的合格率，导致生产成本增加。因此，必须对靶材进行充分的清洁，确保靶材的清洁度。
在靶材的制备过程中，超声波清洗技术被广泛应用于去除靶材表面的各种污染物。从原材料的初步清洗到成型、抛光后的精细清洗，再到最终产品的出厂前清洗，超声波清洗技术贯穿靶材生产的每一个环节。
原材料的初步清洗
在靶材制备的起始阶段，原材料表面可能沾有油污、灰尘、氧化物等污染物。如果这些污染物不被有效去除，它们将掺杂进随后的熔炼、铸造等成型过程中，降低靶材的纯度。超声波清洗能够深入材料表面的微观结构，迅速去除附着的污染物，为制备高质量的靶材打下坚实基础。
成型后的清洗
靶材在经过熔炼、铸造或压制成型后，表面可能会形成新的氧化物层或残留加工助剂。超声波清洗技术能够有效去除这些物质，确保靶材表面达到所需的洁净度，为后续的机械加工和热处理工艺提供保障。
靶材抛光后的精细清洗
靶材在经过机械或化学抛光后，表面光洁度得到显著提升，但同时也可能引入新的微小颗粒或化学残留物。应用超声波清洗技术可以进一步清除这些污染物，确保靶材表面达到高光洁度标准，满足薄膜制备过程中对靶材表面质量的严格要求。
背板绑定前清洗
背板起到将溅射靶材固定在机台内的作用，高纯金属的溅射靶坯与背板可通过不同的焊接工艺进行接合。在靶坯与背板接合前，需要将表面清洁干净，以去除各类有机污染物（拉伸油、切削油、清洗剂、脱模蜡、胶黏剂、助焊剂等），保证绑定材料的牢固性和可靠性。
镀膜前清洗
常用的靶材镀膜工艺有物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射等，通过在靶材表面形成一层薄膜，可以提高其性能和耐用性。超声波清洗是靶材镀膜前非常重要的一步，可以去除靶材表面的油污、氧化物和金属杂质等，提高膜层质量和附着力。
出厂前清洗
在靶材即将出厂前，进行最终的超声波清洗是确保产品达到客户要求的重要步骤。采用超声波清洗可有效提升靶材表面的清洁度、减少黑色氧化物产生，提升高质量膜层的沉积效率。
超声波清洗是一种有效的靶材清洗方法，其原理是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的，具有清洗效果好、清洗速度快、不损伤靶材表面、环保节能等优点。
在靶材的超声波清洗中，主要采用喷淋清洗和超声波清洗工艺对靶材进行全面的清洗，清洗后，使用烘干装置将靶材烘干，避免留下水印和二次污染。
清洗后的靶材应存储在真空包装中，使用防潮剂，并存放在密封、清洁的环境中，以避免氧化和污染，确保靶材的高清洁度和性能。
超声波清洗技术在靶材制备过程中发挥着不可或缺的作用，为靶材的表面带来前所未有的清洁度，确保了其在薄膜制备中的卓越性能，提升产品的市场竞争力。
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