一种钨钛靶材反溅射层的去除方法

技术领域

本发明涉及靶材制造技术领域，具体涉及一种钨钛靶材反溅射层的去除方法。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是在真空条件下，采用物理的方法将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)在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜。PVD技术被广泛应用在光学、电子、信息等高端产业中，例如：集成电路、液晶显示器、工业玻璃、照相机镜头、信息存储、船舶、化工等。PVD技术使用的合金靶材则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。

随着PVD技术的不断发展，对合金靶材需求量及质量要求日益提高，合金靶材的晶粒越细，成分组织越均匀，其表面粗糙度越小，通过PVD在硅片上形成的薄膜就越均匀。此外，形成的薄膜的纯度与合金靶材的纯度也密切相关，故PVD后薄膜质量的好坏主要取决于合金靶材的纯度、密度、晶粒度、微观结构等因素。

钨钛靶材是一种比较典型的合金靶材，大规模半导体集成电路、太阳能电池等都会使用钨钛靶材进行PVD镀膜，形成阻挡层。就目前而言，对于溅射用的钨钛靶材的要求通常为钨钛靶材纯度>99.9％，相对致密度>99％，微观结构均匀，无裂纹缺陷。

现有技术中，半导体靶材客户端使用后会在原反溅射层上残留一层自然氧化层，由等离气氛下不断剥落的杂质离子、油污和颗粒组成，材质坚硬，无法使用常规的抛光手段去除，影响二次加工后的外观。目前，使用后的靶材组件通常采用车削的方式去除反溅射层，然后更换靶坯并将背板重复使用。但是车削去除反溅射层的工艺通常需要的车削量在0.2-0.3mm之间，导致去除反溅射层后内外台阶会产生台阶差，背板厚度变薄，影响后续的重复使用次数。

因此，提供一种能够有效去除钨钛靶材反溅射层，并且提升背板可循环利用性能，是目前本领域需要解决的技术问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与现有技术相比，本发明提供的去除方法针对于硬度较大的钨钛反溅射层，通过采用遮蔽、第一喷砂处理和第二喷砂处理的组合工艺，能够有效去除反溅射层，提升后续使用中的镀膜质量和性能，同时能够控制喷砂后的表面具有较低的粗糙度，厚度损失量较小，背板的可重复使用次数明显提升。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，所述去除方法包括以下步骤：

(1)将溅射后靶材组件的背板进行遮蔽处理，得到遮蔽后的靶材组件；

(2)将步骤(1)得到的所述遮蔽后的靶材组件固定，对背板中含有钨钛反溅射层的位置依次进行第一喷砂处理和第二喷砂处理，所述第二喷砂处理后背板的表面粗糙度＜第一喷砂处理后背板的表面粗糙度，所述第二喷砂处理后背板的厚度损失量＜0.1mm，得到去除钨钛反溅射层后的靶材组件。

本发明针对于硬度较大的钨钛反溅射层，一方面通过采用遮蔽、第一喷砂处理和第二喷砂处理的组合工艺，能够有效去除反溅射层，有效地清除氧化物，避免杂质在后续溅射过程中影响镀膜的性能和质量；另一方面，通过对第一喷砂处理和第二喷砂处理的控制，能够控制对喷砂表面的处理效果由粗到精，使喷砂后的表面具有良好的平整度和均匀性，降低表面粗糙度，避免造成背板厚度过度损失，提升背板的可重复使用性。

所述第二喷砂处理后背板的厚度损失量＜0.1mm，例如可以是0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.045mm、0.05mm、0.055mm、0.06mm、0.065mm、0.07mm、0.08mm或0.09mm，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，步骤(1)所述遮蔽处理包括：采用胶带对背板上不含钨钛反溅射层的位置进行遮蔽。

本发明中，所述胶带一般采用耐热胶带，要求胶带紧贴背板表面，防止砂粒进入。

优选地，所述胶带的边缘与钨钛反溅射层的边缘设置空余间隙。

优选地，所述空余间隙的宽度为14-18mm，例如可以是14mm、14.5mm、15mm、15.5mm、16mm、16.5mm、17mm、17.5mm或18mm，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，步骤(2)所述第一喷砂处理所用砂粒包括碳化硅砂粒。

优选地，所述第一喷砂处理所用碳化硅砂粒的粒径为1.1-1.2mm，例如可以是1.1mm、1.12mm、1.14mm、1.16mm、1.18mm或1.20mm，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，步骤(2)所述第一喷砂处理的压力为0.4-0.5Mpa，例如可以是0.4Mpa、0.42Mpa、0.44Mpa、0.46Mpa、0.48Mpa或0.5Mpa，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。

本发明中，优选控制第一喷砂处理的压力和砂粒的粒径在特定范围，控制第一喷砂处理为粗加工，能够有效去除大部分的反溅射层，同时避免造成背板的厚度过度损失。

优选地，所述第一喷砂处理的时间为8-12min，例如可以是8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min或12min，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，步骤(2)所述第一喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为8-12cm，例如可以是8cm、9cm、10cm、11cm或12cm，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，步骤(2)所述第一喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为8-10μm，例如可以是8μm、8.2μm、8.4μm、8.6μm、8.8μm、9μm、9.2μm、9.4μm、9.6μm、9.8μm或10μm，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，步骤(2)所述第二喷砂处理所用砂粒包括碳化硅砂粒。

优选地，所述第二喷砂处理所用碳化硅砂粒的粒径为1.1-1.2mm，例如可以是1.1mm、1.12mm、1.14mm、1.16mm、1.18mm或1.20mm，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，步骤(2)所述第二喷砂处理的压力为0.3-0.4MPa，例如可以是0.3MPa、0.32MPa、0.34MPa、0.36MPa、0.38MPa或0.4MPa，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。

本发明中，优选控制第二喷砂处理的压力和砂粒粒径在特定范围，能够将残余的部分反溅射层去除，并且降低背板的表面粗糙度，控制厚度损失量较小。

优选地，所述第二喷砂处理的时间为4-6min，例如可以是4min、4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min、5.8min或6min，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，所述第二喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为8-12cm，例如可以是8cm、9cm、10cm、11cm或12cm，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，步骤(2)所述第二喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为3-5μm，例如可以是3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm或5μm，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，所述第二喷砂处理后背板的厚度损失量为0.04-0.07mm。

作为本发明的优选技术方案，所述去除方法包括以下步骤：

(1)将溅射后靶材组件的背板进行遮蔽处理，所述遮蔽处理包括采用胶带对背板上不含钨钛反溅射层的位置进行遮蔽，控制胶带的边缘与钨钛反溅射层的边缘之间的空余间隙的宽度为14-18mm，得到遮蔽后的靶材组件；

(2)将步骤(1)得到的所述遮蔽后的靶材组件固定，对背板中含有钨钛反溅射层的位置进行第一喷砂处理，所述第一喷砂处理包括采用粒径为1.1-1.2mm的碳化硅砂粒在压力为0.4-0.5Mpa的条件下进行第一喷砂处理8-12min，控制第一喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为8-12cm，所述第一喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为8-10μm，之后对含有钨钛反溅射层的位置进行第二喷砂处理，所述第二喷砂处理包括采用粒径为1.1-1.2mm的碳化硅砂粒在压力为0.3-0.4MPa的条件下进行第二喷砂处理4-6min，控制第二喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为8-12cm，所述第二喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为3-5μm，得到去除钨钛反溅射层后的靶材组件。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明针对于硬度较大的钨钛反溅射层，通过采用遮蔽、第一喷砂处理和第二喷砂处理的组合工艺，能够有效去除反溅射层，有效地清除氧化物，避免杂质在后续溅射过程中影响镀膜的性能和质量。

(2)本发明提供的去除方法能够使喷砂后的表面具有良好的平整度和均匀性，降低表面粗糙度，通过对第一喷砂处理和第二喷砂处理的控制，能够控制喷砂的精度，避免造成背板厚度过度损失，提升背板的可重复使用性。

附图说明

图1为本发明实施例1所述靶材组件的结构示意图。

其中，1-靶坯；2-钨钛反溅射层；3-胶带；4-背板。

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。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，本实施例中靶材组件的结构示意图如图1所示，包括靶坯1和背板4，所述去除方法包括以下步骤：

(1)将溅射后靶材组件的背板4进行遮蔽处理，所述遮蔽处理包括采用胶带3对背板4上不含钨钛反溅射层2的位置进行遮蔽，控制胶带3的边缘与钨钛反溅射层2的边缘之间的空余间隙的宽度为16mm，得到遮蔽后的靶材组件；

(2)将步骤(1)得到的所述遮蔽后的靶材组件固定，对背板4中含有钨钛反溅射层2的位置进行第一喷砂处理，所述第一喷砂处理包括采用粒径为1.18mm的碳化硅砂粒在压力为0.4Mpa的条件下进行第一喷砂处理10min，控制第一喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层2的距离为10cm，所述第一喷砂处理后背板4的表面粗糙度Ra为9μm，之后对含有钨钛反溅射层2的位置进行第二喷砂处理，所述第二喷砂处理包括采用粒径为1.18mm的碳化硅砂粒在压力为0.3MPa的条件下进行第二喷砂处理5min，控制第二喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层2的距离为10cm，所述第二喷砂处理后背板4的表面粗糙度Ra为4μm，得到去除钨钛反溅射层2后的靶材组件，观测得到背板表面无钨钛反溅射层痕迹。

实施例2

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，所述去除方法包括以下步骤：

(1)将溅射后靶材组件的背板进行遮蔽处理，所述遮蔽处理包括采用胶带对背板上不含钨钛反溅射层的位置进行遮蔽，控制胶带的边缘与钨钛反溅射层的边缘之间的空余间隙的宽度为14mm，得到遮蔽后的靶材组件；

(2)将步骤(1)得到的所述遮蔽后的靶材组件固定，对背板中含有钨钛反溅射层的位置进行第一喷砂处理，所述第一喷砂处理包括采用粒径为1.18mm的碳化硅砂粒在压力为0.45Mpa的条件下进行第一喷砂处理8min，控制第一喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为12cm，所述第一喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为8μm，之后对含有钨钛反溅射层的位置进行第二喷砂处理，所述第二喷砂处理包括采用粒径为1.18mm的碳化硅砂粒在压力为0.35MPa的条件下进行第二喷砂处理4min，控制第二喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为12cm，所述第二喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为5μm，得到去除钨钛反溅射层后的靶材组件，观测得到背板表面无钨钛反溅射层痕迹。

实施例3

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，所述去除方法包括以下步骤：

(1)将溅射后靶材组件的背板进行遮蔽处理，所述遮蔽处理包括采用胶带对背板上不含钨钛反溅射层的位置进行遮蔽，控制胶带的边缘与钨钛反溅射层的边缘之间的空余间隙的宽度为18mm，得到遮蔽后的靶材组件；

(2)将步骤(1)得到的所述遮蔽后的靶材组件固定，对背板中含有钨钛反溅射层的位置进行第一喷砂处理，所述第一喷砂处理包括采用粒径为1.18mm的碳化硅砂粒在压力为0.5Mpa的条件下进行第一喷砂处理12min，控制第一喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为8cm，所述第一喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为10μm，之后对含有钨钛反溅射层的位置进行第二喷砂处理，所述第二喷砂处理包括采用粒径为1.18mm的碳化硅砂粒在压力为0.4MPa的条件下进行第二喷砂处理6min，控制第二喷砂处理中喷枪与钨钛反溅射层的距离为8cm，所述第二喷砂处理后背板的表面粗糙度Ra为3μm，得到去除钨钛反溅射层后的靶材组件，观测得到背板表面无钨钛反溅射层痕迹。

对实施例1-3所得去除钨钛反溅射层后的靶材组件中背板的厚度损失量进行检测，结果如表1所示。

实施例1-3所得靶材组件中去除靶坯，将背板组装新靶坯后重复使用，重复使用后仍然分别采用原去除钨钛靶材反溅射层的方法进行处理，测试背板的可重复使用次数，结果如表1所示。

表1

实施例4

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第一喷砂处理的压力为0.35Mpa。

实施例5

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第一喷砂处理的压力为0.55Mpa。

综合比较实施例4-5和实施例1的去除效果，实施例4-5相较于实施例1的区别仅在于第一喷砂处理的压力不在本发明优选的范围内，实施例4中背板的厚度损失量虽然能够达到0.022mm，由于压力过低可能导致钨钛反溅射层残留，而实施例5中第一喷砂处理的压力过高，导致背板的厚度损失量达到0.089mm，使靶材的可重复使用次数降低，由此可见，本发明通过优选控制第一喷砂处理的压力在特定范围，能够进一步保证钨钛反溅射层去除的同时，避免背板的厚度过度损失，提升循环使用次数。

实施例6

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第一喷砂处理的时间为5min。

实施例7

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第一喷砂处理的时间为15min。

综合比较实施例6-7和实施例1的去除效果，实施例6-7相较于实施例1的区别仅在于第一喷砂处理的时间不在本发明优选的范围内，实施例6中背板的厚度损失量虽然能够达到0.025mm，由于时间过短可能导致钨钛反溅射层残留，而实施例7中第一喷砂处理的时间过长，导致背板的厚度损失量达到0.094mm，使靶材的可重复使用次数降低，由此可见，本发明通过优选控制第一喷砂处理的时间在特定范围，能够进一步保证钨钛反溅射层去除的同时，避免背板的厚度过度损失，提升循环使用次数。

实施例8

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第二喷砂处理的压力为0.2Mpa。

实施例9

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第二喷砂处理的压力为0.5Mpa。

综合比较实施例8-9和实施例1的去除效果，实施例8-9相较于实施例1的区别仅在于第二喷砂处理的压力不在本发明优选的范围内，实施例8中背板的厚度损失量虽然能够达到0.033mm，由于压力过低可能导致钨钛反溅射层残留，而实施例9中第二喷砂处理的压力过高，导致背板的厚度损失量达到0.086mm，使靶材的可重复使用次数降低，由此可见，本发明通过优选控制第二喷砂处理的压力在特定范围，能够进一步保证钨钛反溅射层去除的同时，避免背板的厚度过度损失，提升循环使用次数。

实施例10

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第二喷砂处理的时间为2min。

实施例11

本实施例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1的相比的区别仅在于第二喷砂处理的时间为8min。

综合比较实施例10-11和实施例1的去除效果，实施例10-11相较于实施例1的区别仅在于第二喷砂处理的时间不在本发明优选的范围内，实施例10中背板的厚度损失量虽然能够达到0.031mm，由于时间过短可能导致钨钛反溅射层残留，而实施例11中第二喷砂处理的时间过长，导致背板的厚度损失量达到0.082mm，使靶材的可重复使用次数降低，由此可见，本发明通过优选控制第二喷砂处理的时间在特定范围，能够进一步保证钨钛反溅射层去除的同时，避免背板的厚度过度损失，提升循环使用次数。

对比例1

本对比例提供一种钨钛靶材反溅射层的去除方法，与实施例1相比的区别仅在于将钨钛反溅射层进行车削处理，车削量为0.2mm。

综合比较对比例1和实施例1的去除效果而言，虽然都能够去除钨钛反溅射层，但是对比例1中背板的厚度损失量过大达到0.2mm，导致可重复使用次数下降，一般仅能够使用8-10次。

综上所述，本发明提供的去除方法能够有效去除反溅射层，提升后续使用中的镀膜质量和性能，同时能够控制喷砂后的表面具有较低的粗糙度，厚度损失量较小，背板的可重复使用次数明显提升。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。