CN113306865A - 一种铜靶材的密封包装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铜靶材的密封包装方法，所述密封包装方法包括：将铜靶材放置于密封袋中；所述密封袋外套设有至少2层密封件；所述密封袋内、密封袋与密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满保护性气体；最内层密封件的外侧设置有抗氧化层。本发明通过抗氧化层的设置，使铜靶材能够长时间保存；且需要更换抗氧化层时，仅需对设置有抗氧化层的密封件进行替换即可。所述密封包装方法简单易行，便于工业化推广应用。

Description

一种铜靶材的密封包装方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种包装方法，尤其设置一种铜靶材的密封包装方法。
背景技术
磁控溅射是一种利用带电粒子轰击靶材，使靶材原子从表面溢出并均匀沉积在衬底上的基片镀膜工艺。磁控溅射以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好，以及优异的金属镀膜均匀性和可控性强等优势成为了优异的基片镀膜工艺之一。磁控溅射被广泛应用于芯片制造、液晶显示器制造与太阳能电池制造等产业的镀膜工艺中。
以铜靶材为例，铜靶材溅射过程中，利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，形成高速度的离子束流，轰击铜靶材表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使铜靶材表面的铜原子离开固体并沉积形成铜镀膜。而且了获得良好的铜膜层，通常对铜靶材的表面质量具有较高的要求，因此，不仅对铜靶材生产时的表面处理工艺具有较高的要求，对铜靶材的存放同样存在着较高的要求。
目前，实际生产中普遍采用的铜或铜合金溅射靶材的包装件为使用由普通塑料膜支撑的包装袋进行包装的包装件。在包装形式上，铜溅射靶材包装件分为只使用一个包装袋包装的单层包装件，以及使用多个包装袋包装的多层包装件。由于普通塑料膜的氧气透过量、透湿量都比较大，受普通塑料膜自身特性的限制，在使用普通塑料膜进行包装的情况下，即使进行真空密封包装且包装袋自身没有破损，如果保存时间过长，包装袋内的氧气累计含量、水蒸气累计含量也会很大。
铜溅射靶材靶材表面极易氧化，当氧气累计含量、水蒸气累计含量超过一定限度时，包装袋内的铜溅射靶材表面就会氧化形成氧化层。氧化的铜溅射靶材表面金属特性发生变化，难以发生溅射，并且容易发生电弧放电，因而会造成溅射镀膜的质量下降。因此，在使用普通塑料膜支撑的包装袋进行包装的情况下，通常，铜溅射靶材的保存时间都比较短，以防止因铜溅射靶材表面氧化而造成溅射镀膜效率和溅射镀膜成膜质量的下降，以及所生产产品的合格率和生产率的下降。
CN 213084107U公开了一种靶材真空存放装置，所述靶材真空存放装置包括底板以及底板连接的顶盖；所述底板设置有放置靶材的凹槽，凹槽的深度大于靶材的厚度；所述凹槽的侧壁设置有置换气体入口、气体排空口以及抽真空口；所述顶盖的顶面设置有通孔，通孔由塑料薄膜封闭，塑料薄膜的表面积大于通孔的面积，使底板与顶盖形成的腔体处于真空状态时，塑料薄膜能够包括靶材。但该存放装置需要额外的设置金属槽，成本较高。且需要使塑料薄膜紧贴靶材设置，隔绝氧气的作用有限。
CN 201660228U公开了一种铜或铜合金溅射靶材包装件，其具有铜或铜合金溅射靶材和包裹在该溅射靶材外部且呈封闭状态的包装体，所述包装体由氧气透过量在5mL/m2·24h·MPa以下，透湿量在3mL/m2·24h以下的塑料膜制成，且所述塑料膜的一个或两个表面涂有例如铜箔的涂覆层。所述包装件为真空密封包装件，且所述包装件还可为多层包装。但所述包装件的结构复杂，不利于工业化应用。
对此，需要提供一种结构简单，操作简便的铜靶材的密封包装方法。
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铜靶材的密封包装方法，所述铜靶材的密封包装方法使用简单，通过抗氧化层的设置能够使铜靶材能够长时间保存；且需要更换抗氧化层时，仅需对设置有抗氧化层的密封件进行替换即可。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种铜靶材的密封包装方法包括：将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外套设有至少2层密封件；
所述密封袋内、密封袋与密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满保护性气体；
最内层密封件的外侧设置有抗氧化层。
所述铜靶材包括但不限于G6代铜靶材、G8.5代铜靶材、G10.5代铜靶材或G11代铜靶材。
本发明通过抗氧化层的设置，使铜靶材能够长时间保存；且需要更换抗氧化层时，仅需对设置有抗氧化层的密封件进行替换即可。所述密封包装方法简单易行，便于工业化推广应用。
优选地，所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件。
所述第一密封件的外侧设置有抗氧化层。
本发明提供的密封包装方法仅需在一件密封件的外侧设置抗氧化层，当抗氧化层氧化饱和时，仅需对设置有抗氧化层的第一密封件进行更换即可，使用方便，且密封效果好，有利于铜靶材的长时间保存。
而且本发明提供的密封包装方法不限定铜靶材的尺寸，只需要针对铜靶材的尺寸对密封袋的尺寸进行更改即可。
优选地，所述第一密封件与第二密封件分别独立地为塑料薄膜。
优选地，所述塑料薄膜的厚度为120-200μm，例如可以是120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述塑料薄膜的拉伸强度在60N/15mm以上，例如可以是60N/15mm、70N/15mm、80N/15mm、90N/15mm或100N/15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
塑料薄膜的抗拉强度越高，越有利于塑料薄膜的使用。由于本申请在密封件的外侧设置有抗氧化层，因此可以降低对塑料薄膜拉伸强度的要求，从而有利于降低密封包装的成本。
优选地，所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层。
优选地，所述凝胶层的厚度为1-2mm，例如可以是1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述金属粉末包括锌粉、铝粉或铁粉中的任意一种或至少两种的组合；优选为锌粉、铝粉与铁粉的组合。
优选地，所述锌粉、铝粉与铁粉的质量比为10:(1-3):(1-2)，例如可以是10:1:1、10:1:2、10:2:1、10:2:2、10:3:1或10:3:2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
铝粉的设置能够在铁粉和/或锌粉被氧化后，通过氧化还原反应可以实现锌粉和/或铁粉的还原，从而提高所述抗氧化层的使用寿命，间接延长了铜靶材的密封保存时间。
优选地，以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：
Figure BDA0003148482880000041
Figure BDA0003148482880000051
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料中，聚丙烯醇为8-12份，例如可以是8份、9份、10份、11份或12份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料中，金属粉末为8-12份，例如可以是8份、9份、10份、11份或12份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料中，丙烯酸为15-20份，例如可以是15份、16份、17份、18、19份或20份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料中，引发剂为0.1-0.2份，例如可以是0.1份、0.12份、0.15份、0.18份或0.2份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料中，交联剂为0.5-1份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料中，溶剂为30-40份，例如可以是30份、32份、35份、36份、38份或40份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述引发剂为过硫酸钠。
优选地，所述交联剂包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯。
优选地，所述溶剂包括水。
优选地，所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行10-15min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌至少15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
优选地，所述球磨搅拌的温度不超过50℃。
优选地，所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂。
优选地，所述干燥剂包括氧化钙。
作为本发明所述密封包装方法的优选技术方案，所述密封包装方法包括如下步骤：将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件；所述第一密封件与第二密封件分别独立地为厚度120-200μm的塑料薄膜；
所述密封袋内、密封袋与第一密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满保护性气体；所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂氧化钙；
所述第一密封件的外侧设置有厚度1-2mm的抗氧化层；所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层；
所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行10-15min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌至少15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
所述球磨搅拌的温度不超过50℃。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过抗氧化层的设置，使铜靶材能够长时间保存；且需要更换抗氧化层时，仅需对设置有抗氧化层的密封件进行替换即可。所述密封包装方法简单易行，便于工业化推广应用。
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。
本发明提供的密封包装方法不限定适用于某一特定尺寸的铜靶材，限于篇幅，本发明具体实施方式中的铜靶材为G8.5代铜靶材。
实施例1
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，所述密封包装方法包括如下步骤：
将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件；所述第一密封件与第二密封件分别独立地为厚度150μm的塑料薄膜；塑料薄膜的拉伸强度为60N/15mm；
所述密封袋内、密封袋与第一密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满氩气；所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂氧化钙；
所述第一密封件的外侧设置有厚度1.5mm的抗氧化层；所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层；所述金属粉末为质量比10:2:1的锌粉、铝粉与铁粉；
所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行12min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
所述球磨搅拌的温度为45℃。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：聚丙烯醇10份，金属粉末10份，丙烯酸18份，过硫酸钠0.15份，交联剂0.8份，水35份。交联剂为丙烯酸甲酯。
实施例2
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，所述密封包装方法包括如下步骤：
将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件；所述第一密封件与第二密封件分别独立地为厚度100μm的塑料薄膜；塑料薄膜的拉伸强度为60N/15mm；
所述密封袋内、密封袋与第一密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满氩气；所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂氧化钙；
所述第一密封件的外侧设置有厚度1mm的抗氧化层；所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层；所述金属粉末为质量比10:1:1的锌粉、铝粉与铁粉；
所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行10min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
所述球磨搅拌的温度为40℃。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：聚丙烯醇10份，金属粉末10份，丙烯酸18份，过硫酸钠0.15份，交联剂0.8份，水35份。交联剂为丙烯酸甲酯。
实施例3
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，所述密封包装方法包括如下步骤：
将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件；所述第一密封件与第二密封件分别独立地为厚度200μm的塑料薄膜；塑料薄膜的拉伸强度为60N/15mm；
所述密封袋内、密封袋与第一密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满氩气；所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂氧化钙；
所述第一密封件的外侧设置有厚度2mm的抗氧化层；所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层；所述金属粉末为质量比10:3:2的锌粉、铝粉与铁粉；
所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行15min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
所述球磨搅拌的温度为50℃。
以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：聚丙烯醇10份，金属粉末10份，丙烯酸18份，过硫酸钠0.15份，交联剂0.8份，水35份。交联剂为丙烯酸甲酯。
实施例4
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，除了抗氧化层的组成与实施例1不同外，其余均与实施例1相同。
本实施例中，以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：聚丙烯醇8份，金属粉末8份，丙烯酸20份，过硫酸钠0.1份，交联剂0.5份，水40份。交联剂为丙烯酸乙酯。
实施例5
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，除了抗氧化层的组成与实施例1不同外，其余均与实施例1相同。
本实施例中，以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：聚丙烯醇12份，金属粉末12份，丙烯酸15份，过硫酸钠0.2份，交联剂1份，水30份。交联剂为2-甲基丙烯酸甲酯。
实施例6
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，除金属粉末为锌粉与铝粉的组合，且锌粉与铝粉的质量比为10:2外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，除金属粉末为锌粉与铁粉的组合，且锌粉与铁粉的质量比为10:1外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种铜靶材的密封包装方法，除金属粉末为铝粉与铁粉的组合，且铝粉与铁粉的质量比为2:1外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种铜靶材的密封包装方法，除不设置密封袋外，其余均与实施例1相同。
由于铜靶材直接与密封件相接处，密封件外侧的抗氧化层吸收的水分会渗透至铜靶材表面，引起铜靶材表面的腐蚀，不利于铜靶材的长期保存。
将实施例1-8以及对比例1提供的方法包装后的靶材在常温常压下进行保存，保存的时间为一年，存放一年后，对靶材表面的氧化情况进行检查。每个实施例对应100块靶材，统计其中发生氧化的靶材数量，结果如表1所示。
表1
氧化数量(块)
实施例1 0
实施例2 0
实施例3 0
实施例4 0
实施例5 0
实施例6 1
实施例7 3
实施例8 4
对比例1 8
综上所述，本发明通过抗氧化层的设置，使铜靶材能够长时间保存；且需要更换抗氧化层时，仅需对设置有抗氧化层的密封件进行替换即可。所述密封包装方法简单易行，便于工业化推广应用。
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 (10)

1.一种铜靶材的密封包装方法，其特征在于，所述密封包装方法包括：将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外套设有至少2层密封件；
所述密封袋内、密封袋与密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满保护性气体；
最内层密封件的外侧设置有抗氧化层。
2.根据权利要求1所述的密封包装方法，其特征在于，所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件；
所述第一密封件的外侧设置有抗氧化层。
3.根据权利要求1或2所述的密封包装方法，其特征在于，所述第一密封件与第二密封件分别独立地为塑料薄膜；
优选地，所述塑料薄膜的厚度为120-200μm；
优选地，所述塑料薄膜的拉伸强度在60N/15mm以上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的密封包装方法，其特征在于，所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层；
优选地，所述凝胶层的厚度为1-2mm。
5.根据权利要求4所述的密封包装方法，其特征在于，所述金属粉末包括锌粉、铝粉或铁粉中的任意一种或至少两种的组合；优选为锌粉、铝粉与铁粉的组合；
优选地，所述锌粉、铝粉与铁粉的质量比为10:(1-3):(1-2)。
6.根据权利要求4或5所述的密封包装方法，其特征在于，以重量份数计，所述抗氧化层的制备原料包括：
Figure FDA0003148482870000011
Figure FDA0003148482870000021
7.根据权利要求6所述的密封包装方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钠；
优选地，所述交联剂包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯；
优选地，所述溶剂包括水。
8.根据权利要求6或7所述的密封包装方法，其特征在于，所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行10-15min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌至少15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
优选地，所述球磨搅拌的温度不超过50℃。
9.根据权利要求2-8任一项所述的密封包装方法，其特征在于，所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂；
优选地，所述干燥剂包括氧化钙。
10.根据权利要求1-9任一项所述的密封包装方法，其特征在于，所述密封包装方法包括如下步骤：将铜靶材放置于密封袋中；
所述密封袋外依次套设有第一密封件与第二密封件；所述第一密封件与第二密封件分别独立地为厚度120-200μm的塑料薄膜；
所述密封袋内、密封袋与第一密封件之间以及相邻两层密封件围成的腔体内充满保护性气体；所述密封袋与第一密封件之间设置有干燥剂氧化钙；
所述第一密封件的外侧设置有厚度1-2mm的抗氧化层；所述抗氧化层为均匀掺杂金属粉末的凝胶层；
所述抗氧化层的制备方法包括：
(1)按配方量球磨搅拌聚丙烯醇、丙烯酸、引发剂、交联剂与溶剂；
(2)步骤(1)球磨搅拌进行10-15min时，加入配方量金属粉末，继续球磨搅拌至少15min；
(3)将球磨搅拌后的浆液涂覆于密封件外侧，形成抗氧化层；
所述球磨搅拌的温度不超过50℃。
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