CN110670083A - 一种靶材的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种靶材的清洗方法，所述靶材的清洗方法包括如下步骤：(1)靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗；(2)超声波清洗刷洗后的靶材；(3)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。所述靶材的清洗方法无需使用高压水枪对靶材进行清洗，清洗方法简单且清洁剂的消耗量较低，有利于减少清洗成本；而且所述清洗方法产生的废液量较少，有利于减轻废液处理的压力。

Description

一种靶材的清洗方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，涉及一种靶材的生产方法，尤其涉及一种靶材的清洗方法。

背景技术

PVD镀膜技术是指利用物理方法，将材料源-固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法包括真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜或分子束外延。

溅射镀膜技术为利用离子轰击靶材表面，把靶材的原子击出的现象为溅射。溅射产生的原子沉积在基体表面成膜称为溅射镀膜。通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材，击出阴极靶体原子或分子，飞向被镀基体表面沉积成薄膜。

在溅射过程中，若靶材的表面附着有油污、灰尘、颗粒状杂质等异物会产生电弧放电，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，会使所形成的镀膜质量下降，从而造成产品的合格率下降，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所形成的镀膜的质量、产品的合格率以及生产成本而言非常重要。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。

在半导体芯片的生产过程中，靶材溅射中无论是8寸生产线还是12寸生产线用到的靶材，均对靶材的焊接存在较高的要求，靶材的性能直接影响着溅射镀膜技术的速度与质量。靶材生产过程中的一道工序就是螺纹清洗，直接影响到靶材的焊接良率。

CN 107413715 A公开了一种靶材的清洁方法，该清洁方法采用高压清洗工艺对靶材喷射清洗液，高压清洗以高压气体为载体，高压气体的压力为6-8MPa，该方法清洗过程中需要在高压气体的作用下喷射清洗液，气体与清洗液的消耗量过大，易产生大量的有机废水，不利于后期对清洗液进行回收处理。

CN 108816929 A公开了一种钽靶材生产过程中半成品钛螺纹的清洗方法，包括如下步骤：将钽螺纹超声波处理3-10min后，表面涂抹清洁剂；然后经过刷洗、吹干、真空干燥。该方法同样存在使用高压水枪清洗的步骤，存在耗水量过大，清洗成本高的缺点。

因此，提供一种方法简单、成本较低且清洗液消耗少的靶材清洗方法具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种靶材的清洗方法，所述靶材的清洗方法无需使用高压水枪对靶材进行清洗，清洗方法简单且清洁剂的消耗量较低，有利于减少清洗成本。而且所述清洗方法产生的废液量较少，有利于减轻废液处理的压力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

优选地，所述靶材的清洗方法包括如下步骤：

(1)靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗；

(2)超声波清洗刷洗后的靶材；

(3)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。

本发明所述靶材包括金属靶材和/或合金靶材。所述金属靶材包括镍靶材、钛靶材、锌靶材、铬靶材、镁靶材、铌靶材、锡靶材、铝靶材、铟靶材、铁靶材、锆靶材、铜靶材、钽靶材、锗靶材、铟靶材、钴靶材、金靶材、轧靶材、镧靶材、钇靶材、铈靶材、钼靶材或钨靶材中的任意一种或至少两种的组合；所述合金靶材包括铁钴靶材、铝硅靶材、铬硅靶材、锌铝靶材、钛锌靶材、钛铝靶材、钛锆靶材、钛镍靶材、镍铬靶材、镍铝靶材或镍铁靶材中的任意一种或至少两种的组合。

本发明通过在靶材表面涂覆清洁剂然后进行刷洗的方法，减少了清洁剂的使用量，从而减少了有机废水的产生量，减轻了后续有机废水的处理压力；然后使用超声波处理清洗残留的清洗剂以及污渍，强化了清洗效果；最后使用惰性气体吹干表面的水分，并在靶材表面形成惰性气氛，防止靶材氧化，然后将靶材真空处理，进一步去除渗入靶材表面的水分，提高清洗效果。

优选地，步骤(1)所述靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗的具体操作为：

(a)首先在靶材未设置螺纹的一面涂覆清洁剂，采用钢刷进行刷洗；

(b)然后在靶材设置螺纹的焊接面涂覆清洁剂，采用钢刷进行刷洗。

优选地，所述清洁剂包括异丙醇、乙醇或丙酮中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括异丙醇与乙醇的组合，乙醇与丙酮的组合，异丙醇与丙酮的组合或异丙醇、乙醇与丙酮的组合，优选为异丙醇。

优选地，所述刷洗为采用钢刷从内向外刷3-4次后再使用纯水冲洗30-60s，纯水清洗的时间为30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s。本发明所述使用纯水冲洗为使用自流的纯水冲洗清洁剂产生的泡沫，并不需要使用高压水枪进行冲洗，达到了节水减排的目的。

优选地，步骤(2)所述超声波清洗为使用超纯水进行超声波清洗。

本发明所述超声波清洗的过程中并不需要添加清洁剂，本发明利用超声波清洗将步骤(1)残留的清洁剂清洗至超纯水中，并利用残留的清洁剂对靶材表面进行清洗，不仅能够减少清洁剂的使用量，还能够利用超声波清洗提高清洗效果的目的。

优选地，步骤(2)所述超声波清洗的温度为60℃以上，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其余未列举的数值同样适用，优选为70℃以上。

本发明选用在60℃以上的温度对刷洗后的靶材进行清洗，能够更加有效地去除刷洗后靶材表面的残留清洁剂。

优选地，步骤(2)所述超声波处理的时间为6-15min，例如可以是6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min，但不限于所列举的数值，数值范围内其余未列举的数值同样适用，优选为8-12min。

优选地，步骤(3)所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氮气与氦气的组合，氦气与氩气的组合，氮气与氩气的组合或氮气、氦气与氩气的组合，优选为氮气。

优选地，步骤(3)所述真空干燥的时间为40-80min，例如可以是40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，优选为50-70min。

优选地，步骤(3)所述真空干燥的温度为300-400℃，例如可以是300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃或400℃，。

优选地，步骤(3)所述真空干燥的真空度控制在100Pa以下。

作为本发明所述靶材的清洗方法的优选技术方案，包括如下步骤：

(1)靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在靶材未设置螺纹的一面涂覆清洁剂，采用钢刷从内向外刷3-4次后再使用纯水冲洗30-60s；

(b)然后在靶材设置螺纹的焊接面涂覆清洁剂，采用钢刷从内向外刷3-4次后再使用纯水冲洗30-60s；

(2)在60℃以上的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材6-15min；

(3)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40-80min，得到清洗完成的靶材。

可选的，本发明所述靶材的清洗方法在步骤(3)后还包括对清洗完成后的靶材进行封装的步骤；所述封装在惰性气氛中进行。

所述惰性气氛包括氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛中的任意一种或至少两种的组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用先涂覆清洁剂再进行超声波清洗的方法对靶材进行清洗，减少了清洁剂的使用量，提高了清洗效果。无需使用高压水枪对靶材进行清洗，清洗方法简单且清洁剂的消耗量较低，有利于减少清洗成本；而且所述清洗方法产生的废液量较少，有利于减轻废液处理的压力。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)钛靶材表面涂覆异丙醇，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在钛靶材未设置螺纹的一面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗45s；

(b)然后在钛靶材设置螺纹的焊接面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗45s；

(2)在70℃的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材12min；

(3)使用氮气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60min，得到清洗完成的靶材，真空干燥的温度为350℃，真空干燥的真空度控制为100Pa以下，在氮气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

实施例2

本实施例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)锆靶材表面涂覆丙酮，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在锆靶材未设置螺纹的一面涂覆丙酮，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗40s；

(b)然后在锆靶材设置螺纹的焊接面涂覆丙酮，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗50s；

(2)在80℃的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材8min；

(3)使用氩气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50min，得到清洗完成的靶材，真空干燥的温度为380℃，真空干燥的真空度控制为100Pa以下，在氩气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

实施例3

本实施例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)钼靶材表面涂覆异丙醇，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在钼靶材未设置螺纹的一面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷4次后再使用纯水冲洗60s；

(b)然后在钼靶材设置螺纹的焊接面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷4次后再使用纯水冲洗30s；

(2)在75℃的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材10min；

(3)使用氦气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70min，得到清洗完成的靶材，真空干燥的温度为320℃，真空干燥的真空度控制为100Pa以下，在氦气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

实施例4

本实施例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)钽靶材表面涂覆异丙醇，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在钽靶材未设置螺纹的一面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷4次后再使用纯水冲洗30s；

(b)然后在钽靶材设置螺纹的焊接面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷4次后再使用纯水冲洗60s；

(2)在60℃的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材15min；

(3)使用氮气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80min，得到清洗完成的靶材，真空干燥的温度为300℃，真空干燥的真空度控制为100Pa以下，在氮气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

实施例5

本实施例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)铌靶材表面涂覆异丙醇，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在铌靶材未设置螺纹的一面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗40s；

(b)然后在铌靶材设置螺纹的焊接面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷4次后再使用纯水冲洗50s；

(2)在90℃的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材6min；

(3)使用氮气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40min，得到清洗完成的靶材，真空干燥的温度为400℃，真空干燥的真空度控制为100Pa以下，在氮气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

对比例1

本对比例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)钛靶材表面涂覆异丙醇，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在钛靶材未设置螺纹的一面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗45s；

(b)然后在钛靶材设置螺纹的焊接面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗45s；

(2)使用氮气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60min，得到清洗完成的靶材，真空干燥的温度为350℃，真空干燥的真空度控制为100Pa以下，在氮气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

对比例2

本对比例提供了一种靶材的清洗方法，包括如下步骤：

(1)钛靶材表面涂覆异丙醇，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在钛靶材未设置螺纹的一面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗45s；

(b)然后在钛靶材设置螺纹的焊接面涂覆异丙醇，采用钢刷从内向外刷3次后再使用纯水冲洗45s；

(2)在70℃的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材12min；

(3)使用氮气吹干超声波清洗后靶材表面的水分，在氮气气氛中对清洗完成的靶材进行封装。

将本发明实施例1-5以及对比例1-2得到的靶材的洁净程度以及性能做对比，具体结果如表1所示。

表1

	表面洁净度	焊接性能	误码率(％)
				实施例1	无污渍，光亮如新	优	0
实施例2	无污渍，光亮如新	优	0
				实施例3	无污渍，光亮如新	优	0
实施例4	无污渍，光亮如新	优	0
				实施例5	无污渍，光亮如新	优	0
对比例1	表面存在污渍点	良	16
				对比例2	表面存在污渍点	良	12

由表1的结果可知，本发明提供的靶材的清洗方法能够保证靶材的结晶度，保证其焊接的合格率。

综上所述，本发明采用先涂覆清洁剂再进行超声波清洗的方法对靶材进行清洗，减少了清洁剂的使用量，提高了清洗效果。无需使用高压水枪对靶材进行清洗，清洗方法简单且清洁剂的消耗量较低，有利于减少清洗成本；而且所述清洗方法产生的废液量较少，有利于减轻废液处理的压力。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种靶材的清洗方法，其特征在于，所述靶材的清洗方法包括如下步骤：

(1)靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗；

(2)超声波清洗刷洗后的靶材；

(3)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。

2.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(1)所述靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗的具体操作为：

(a)首先在靶材未设置螺纹的一面涂覆清洁剂，采用钢刷进行刷洗；

(b)然后在靶材设置螺纹的焊接面涂覆清洁剂，采用钢刷进行刷洗。

3.根据权利要求2所述的靶材的清洗方法，其特征在于，所述清洁剂包括异丙醇、乙醇或丙酮中的任意一种或至少两种的组合，优选为异丙醇。

4.根据权利要求2或3所述的靶材的清洗方法，其特征在于，所述刷洗为采用钢刷从内向外刷3-4次后再使用纯水冲洗30-60s。

5.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(2)所述超声波清洗为使用超纯水进行超声波清洗。

6.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(2)所述超声波清洗的温度为60℃以上，优选为70℃以上。

7.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(2)所述超声波处理的时间为6-15min，优选为8-12min。

8.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(3)所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，优选为氮气。

9.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(3)所述真空干燥的时间为40-80min，优选为50-70min。

10.根据权利要求9所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(3)所述真空干燥的温度为300-400℃。

11.根据权利要求10所述的靶材的清洗方法，其特征在于，步骤(3)所述真空干燥的真空度控制为100Pa以下。

12.根据权利要求1所述的靶材的清洗方法，其特征在于，所述靶材的清洗方法包括如下步骤：

(1)靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗具体操作为：

(a)首先在靶材未设置螺纹的一面涂覆清洁剂，采用钢刷从内向外刷3-4次后再使用纯水冲洗30-60s；

(b)然后在靶材设置螺纹的焊接面涂覆清洁剂，采用钢刷从内向外刷3-4次后再使用纯水冲洗30-60s；

(2)在60℃以上的条件下使用超纯水超声波清洗刷洗后的靶材6-15min；

(3)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40-80min，得到清洗完成的靶材。