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旋转靶材在绑定贴合前的清洁度量化管控

发布于:2021-11-03T14:11:11
相关标签: 清洁度仪

磁控溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,因其高致密度、优良附着性等优点,在电子薄膜、光学薄膜、光电薄膜、磁性薄膜和超导薄膜等技术领域得到广泛的应用。随着上述领域的高速发展,溅射靶材的需求量急剧增加。溅射靶材通常有两种:平面靶材和旋转靶材。

平面靶材利用率一般只有20%~30%;随着技术的进步,逐渐开始向旋转靶过渡,旋转靶在使用过程中能够围绕在固定的磁控溅射设备上旋转,可360度均匀刻蚀靶面,这样均匀的使用可使镀膜均匀、稳定性高、成品率高,靶材利用率可高达80%以上,在使用过程中不会出现靶材“结瘤”现象。

平面靶材 & 旋转靶材

绑定焊接率----靶材溅射质量的关键

采用绑定贴合的手段是旋转靶材制造行业最重要的一类旋转靶材制备手段,把靶材分节绑定在金属衬管(通常为不锈钢或者钛材料制备)上,以提高导热性能和强度。

目前旋转靶材的绑定基本工艺为:将内表面金属化的靶管套在经过处理的衬管外表面,靶管和金属衬管之间通过金属焊料(通常为金属铟)粘结。在绑定的过程中,需要对金属衬管和靶管进行加热,然后把熔化的金属焊料填充到靶管和金属衬管的缝隙里,随后冷却、焊料固化,将靶管牢牢地固定在衬管上。

绑定焊接率(贴合率)的质量直接关系到靶材溅射过程中的导热效果,如果绑定后靶管、背管和铟层贴合效果不够,在溅射过程中会出现导电不良,散热效果不好,导致局部受热不均匀,当温度超过焊料的熔点,金属焊料就会熔化流出滴落在膜面上,或者导致靶材受热不均匀开裂(陶瓷靶),开裂的靶材碎片损伤薄膜表面的质量。因此对旋转靶材进行高质量的绑定贴合,提升焊接率(贴合率)可以有效提升后续磁控溅射镀膜的质量。

德国析塔SITA表面清洁度仪---提高旋转靶材绑定焊接率的关键

德国析塔SITA清洁度仪可以量化靶管表面清洁度情况,通过德国析塔SITA清洁度仪实时测量靶管表面清洁度情况,确保后续金属化及绑定贴合工序时靶管表面无油污,提高焊接率。

RFUrelative fluorescence units (相对荧光单位),常被用于做表面残留污染物检测,数值越大,则表明测试点的各类有机污染物(拉伸油、切削油、清洗剂、脱模蜡、胶黏剂、助焊剂等)残留量越大。

德国析塔SITA清洁度仪

德国析塔SITA表面清洁度仪采用共焦法原理,通过光源发射出最佳波长的UV光检测金属表面的污染物,内置的传感器精准探测污染物引起的荧光强度,该荧光强度的大小取决于基材表面有机物残留情况,从而能精准量化检测金属表面清洁度。

旋转靶材在绑定贴合前的清洁度量化管控客户实例

某国内靶材制造商,在旋转靶材进行研磨、切割清洗后会对靶管进行清洁度量化管控,确保靶管内表面无肉眼可见油污或清洗剂残留后才允许进行后续的金属化及绑定贴合工序,以确保绑定焊接率(贴合率)。

测量过程

样品:5个样品

测量仪器:德国析塔SITA表面清洁度检测仪CleanoSpector

测量模式:RFU值(相对荧光单位,RFU值越高,污染程度越大)

测量值:在靶管上随机选取10个测试点,测试结果取平均值;

以下为使用德国析塔SITA清洁度仪测试靶管不同位置清洁度的测试结果,由于油污分布不均匀,因此不同位置的清洁度也不一样:

  测试点(单位:RFU) 平均值
(单位:RFU)
测试样品 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10
刚烧结完
(无油污)
0.3 0.3 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.7 0.1 0.22
烧结完
(仓库放置几个月)
27.7 25.5 27.6 84.1 57.3 15.4 91.6 9.9 145.3 60.8 59.48
开裂残靶
(残次品)
68.5 21.5 128.6 73 68.7 / / / / / 72.06
未清洗
(研磨、切割后肉眼可见污染区)
22.5 30.6 83.3 97.5 22.4 15.7 12.2 24 39.3 54.3 41.98
清洗后
(肉眼不可见污染物)
4.4 6 6.4 6.8 5.3 9.7 9.4 8.3 6.6 4.6 6.58

测量数据分析

靶管表面清洁度情况

如上图所示,可以得出以下结论:

①刚烧结完的靶管工件,RFU值低,说明靶材表面很干净,无油污

②靶管烧结完后在仓库放置期间,受到污染, RFU值升高

③开裂残靶次品RFU值高,清洁度很差

④研磨、切割后的靶管未清洗前RFU值高,说明表面不干净,存在污染

⑤清洗后的靶管RFU值低,说明靶管清洗效果较理想

德国析塔SITA表面清洁度仪能量化测出靶管清洗前后的清洁度差异。在旋转靶材的绑定工艺前,使用德国析塔SITA表面清洁度仪可以更好帮助企业判断靶管表面清洗情况,以提供足够干净的靶管进行后续绑定工艺,从而保证磁控溅射镀膜的质量。

翁开尔是德国析塔SITA中国独家代理,欢迎致电【400-6808-138】咨询更多关于德国析塔SITA表面清洁度检测仪产品信息、技术应用和客户案例等。