旋轉靶材在繫結貼合前的清潔度量化管控

磁控濺射是製備薄膜材料的主要技術之一,因其高緻密度、優良附著性等優點,在電子薄膜、光學薄膜、光電薄膜、磁性薄膜和超導薄膜等技術領域得到廣泛的應用。隨著上述領域的高速發展,濺射靶材的需求量急劇增加。濺射靶材通常有兩種:平面靶材和旋轉靶材。

平面靶材利用率一般只有20%~30%;隨著技術的進步,逐漸開始向旋轉靶過渡,旋轉靶在使用過程中能夠圍繞在固定的磁控濺射裝置上旋轉,可360度均勻刻蝕靶面,這樣均勻的使用可使鍍膜均勻、穩定性高、成品率高,靶材利用率可高達80%以上,在使用過程中不會出現靶材“結瘤”現象。

旋轉靶材在繫結貼合前的清潔度量化管控

繫結焊接率——靶材濺射質量的關鍵

採用繫結貼合的手段是旋轉靶材製造行業最重要的一類旋轉靶材製備手段,把靶材分節繫結在金屬襯管(通常為不鏽鋼或者鈦材料製備)上,以提高導熱效能和強度。

目前旋轉靶材的繫結基本工藝為:將內表面金屬化的靶管套在經過處理的襯管外表面,靶管和金屬襯管之間透過金屬焊料(通常為金屬銦)粘結。在繫結的過程中,需要對金屬襯管和靶管進行加熱,然後把熔化的金屬焊料填充到靶管和金屬襯管的縫隙裡,隨後冷卻、焊料固化,將靶管牢牢地固定在襯管上。

繫結焊接率(貼合率)的質量直接關係到靶材濺射過程中的導熱效果

,如果繫結後靶管、背管和銦層貼合效果不夠,在濺射過程中會出現導電不良,散熱效果不好,導致區域性受熱不均勻,當溫度超過焊料的熔點,金屬焊料就會熔化流出滴落在膜面上,或者導致靶材受熱不均勻開裂(陶瓷靶),開裂的靶材碎片損傷薄膜表面的質量。

因此對旋轉靶材進行高質量的繫結貼合,提升焊接率(貼合率)可以有效提升後續磁控濺射鍍膜的質量。

德國析塔SITA表面清潔度儀——-提高旋轉靶材繫結焊接率的關鍵

德國析塔SITA清潔度儀可以量化靶管表面清潔度情況,透過德國析塔SITA清潔度儀實時測量靶管表面清潔度情況,確保後續金屬化及繫結貼合工序時靶管表面無油汙,提高焊接率。

RFU

relative fluorescence units (相對熒光單位),常被用於做表面殘留汙染物檢測,數值越大,則表明測試點的各類有機汙染物(拉伸油、切削油、清洗劑、脫模蠟、膠黏劑、助焊劑等)殘留量越大。

旋轉靶材在繫結貼合前的清潔度量化管控

德國析塔SITA表面清潔度儀採用共焦法原理,透過光源發射出最佳波長的UV光檢測金屬表面的汙染物,內建的感測器精準探測汙染物引起的熒光強度,該熒光強度的大小取決於基材表面有機物殘留情況,從而能精準量化檢測金屬表面清潔度。

旋轉靶材在繫結貼合前的清潔度量化管控客戶例項

某國內靶材製造商,在旋轉靶材進行研磨、切割清洗後會對靶管進行清潔度量化管控,確保靶管內表面無肉眼可見油汙或清洗劑殘留後才允許進行後續的金屬化及繫結貼合工序,以確保繫結焊接率(貼合率)。

測量過程

樣品:5個樣品

測量儀器:德國析塔SITA表面

清潔度檢測儀

CleanoSpector

測量模式:

RFU值(相對熒光單位,RFU值越高,汙染程度越大)

測量值:在靶管上隨機選取10個測試點,測試結果取平均值;

以下為使用德國析塔SITA清潔度儀測試靶管不同位置清潔度的測試結果,

由於油汙分佈不均勻,因此不同位置的清潔度也不一樣:

旋轉靶材在繫結貼合前的清潔度量化管控

測量資料分析

旋轉靶材在繫結貼合前的清潔度量化管控

如上圖所示,可以得出以下結論:

①剛燒結完的靶管工件,RFU值低,說明靶材表面很乾淨,無油汙

②靶管燒結完後在倉庫放置期間,受到汙染, RFU值升高

③開裂殘靶次品RFU值高,清潔度很差

④研磨、切割後的靶管未清洗前RFU值高,說明表面不乾淨,存在汙染

⑤清洗後的靶管RFU值低,說明靶管清洗效果較理想

德國析塔SITA表面清潔度儀能量化測出靶管清洗前後的清潔度差異。在旋轉靶材的繫結工藝前,使用德國析塔SITA表面清潔度儀可以更好幫助企業判斷靶管表面清洗情況,以提供足夠乾淨的靶管進行後續繫結工藝,從而保證磁控濺射鍍膜的質量。

翁開爾是德國析塔SITA中國獨家代理。