超聲波清洗技術(shù)在濺射靶材清洗中的應(yīng)用

2024年07月22日
靶材，也稱為濺射靶材，是在高速荷能粒子轟擊下作為目標(biāo)材料的物質(zhì)。通過不同的激光（離子光束）和不同的靶材相互作用得到不同的膜系，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電或阻擋等功能。靶材廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)加工中，如高能物理實(shí)驗(yàn)、材料分析、半導(dǎo)體制造、顯示面板、太陽(yáng)能電池、光學(xué)器件、磁記錄等領(lǐng)域。靶材通常由“靶坯”和“背板”組成，靶坯由高純金屬、合金、陶瓷或復(fù)合材料制成，背板則起到固定靶坯并導(dǎo)熱導(dǎo)電的作用。

靶材是制備高品質(zhì)薄膜的關(guān)鍵材料，其純度必須達(dá)到99.95%以上，密度應(yīng)達(dá)到理論密度的90%以上，且應(yīng)具有均勻的形狀與尺寸。此外，一個(gè)高潔凈度和高光潔度的表面有利于實(shí)現(xiàn)均勻的膜層沉積。

在濺射鍍膜過程中，若靶材表面附著有油污、灰塵、顆粒狀雜質(zhì)等異物，會(huì)引起電弧放電，導(dǎo)致靶材的一部分變?yōu)槿廴趹B(tài)并向各個(gè)方向飛濺，附著在基板或已成膜的鍍膜上，將降低鍍膜質(zhì)量，進(jìn)而影響產(chǎn)品的合格率，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。因此，必須對(duì)靶材進(jìn)行充分的清潔，確保靶材的清潔度。

在靶材的制備過程中，超聲波清洗技術(shù)被廣泛應(yīng)用于去除靶材表面的各種污染物。從原材料的初步清洗到成型、拋光后的精細(xì)清洗，再到最終產(chǎn)品的出廠前清洗，超聲波清洗技術(shù)貫穿靶材生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

原材料的初步清洗
在靶材制備的起始階段，原材料表面可能沾有油污、灰塵、氧化物等污染物。如果這些污染物不被有效去除，它們將摻雜進(jìn)隨后的熔煉、鑄造等成型過程中，降低靶材的純度。超聲波清洗能夠深入材料表面的微觀結(jié)構(gòu)，迅速去除附著的污染物，為制備高質(zhì)量的靶材打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

成型后的清洗
靶材在經(jīng)過熔煉、鑄造或壓制成型后，表面可能會(huì)形成新的氧化物層或殘留加工助劑。超聲波清洗技術(shù)能夠有效去除這些物質(zhì)，確保靶材表面達(dá)到所需的潔凈度，為后續(xù)的機(jī)械加工和熱處理工藝提供保障。

靶材拋光后的精細(xì)清洗
靶材在經(jīng)過機(jī)械或化學(xué)拋光后，表面光潔度得到顯著提升，但同時(shí)也可能引入新的微小顆?；蚧瘜W(xué)殘留物。應(yīng)用超聲波清洗技術(shù)可以進(jìn)一步清除這些污染物，確保靶材表面達(dá)到高光潔度標(biāo)準(zhǔn)，滿足薄膜制備過程中對(duì)靶材表面質(zhì)量的嚴(yán)格要求。

背板綁定前清洗
背板起到將濺射靶材固定在機(jī)臺(tái)內(nèi)的作用，高純金屬的濺射靶坯與背板可通過不同的焊接工藝進(jìn)行接合。在靶坯與背板接合前，需要將表面清潔干凈，以去除各類有機(jī)污染物（拉伸油、切削油、清洗劑、脫模蠟、膠黏劑、助焊劑等），保證綁定材料的牢固性和可靠性。

鍍膜前清洗
常用的靶材鍍膜工藝有物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射等，通過在靶材表面形成一層薄膜，可以提高其性能和耐用性。超聲波清洗是靶材鍍膜前非常重要的一步，可以去除靶材表面的油污、氧化物和金屬雜質(zhì)等，提高膜層質(zhì)量和附著力。

出廠前清洗
在靶材即將出廠前，進(jìn)行最終的超聲波清洗是確保產(chǎn)品達(dá)到客戶要求的重要步驟。采用超聲波清洗可有效提升靶材表面的清潔度、減少黑色氧化物產(chǎn)生，提升高質(zhì)量膜層的沉積效率。

超聲波清洗是一種有效的靶材清洗方法，其原理是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的，具有清洗效果好、清洗速度快、不損傷靶材表面、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

在靶材的超聲波清洗中，主要采用噴淋清洗和超聲波清洗工藝對(duì)靶材進(jìn)行全面的清洗，清洗后，使用烘干裝置將靶材烘干，避免留下水印和二次污染。

清洗后的靶材應(yīng)存儲(chǔ)在真空包裝中，使用防潮劑，并存放在密封、清潔的環(huán)境中，以避免氧化和污染，確保靶材的高清潔度和性能。

超聲波清洗技術(shù)在靶材制備過程中發(fā)揮著不可或缺的作用，為靶材的表面帶來(lái)前所未有的清潔度，確保了其在薄膜制備中的卓越性能，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。