一种靶材喷砂后防氧化的方法

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，涉及一种靶材喷砂后防氧化的方法。

背景技术

随着半导体行业的快速发展，镀膜材料作为半导体电子器件制造的重要材料，其需求量也日益增加。靶材作为一种重要的镀膜材料，在集成电路、平面显示、太阳能、光学器件等领域具有广泛的应用，其主要制备方法为物理气相沉积法(PVD)，主要包括溅射镀膜、真空蒸镀、等离子体镀膜等，其中最常用的为溅射镀膜法。

由于在溅射镀膜过程中靶材一般不是单独使用，而是以靶材组件的形式，靶材组件通常由靶材和背板通过焊接构成，为提高焊接强度，需要对靶材和背板的待焊接面进行提前处理，其中经常采用的方式是喷砂处理，提高其表面粗糙度，然而由于喷砂面的特性，经过清洗处理后的喷砂面上往往会有清洗液残留，且在干燥过程中容易使其发生氧化，影响靶材的表观性能及后续使用，造成靶材产品不良率的提高。

CN 105331938A公开了一种靶材组件的制作方法，包括：提供靶材，所述靶材为钨硅材料；对所述靶材的待焊接面进行喷砂处理；在喷砂处理后，对所述靶材进行冲洗处理；在对所述靶材进行冲洗处理之后，对所述靶材的待焊接面进行活化处理；然后利用化学镀工艺在所述靶材的待焊接面上形成金属镀层；利用所述金属镀层将所述靶材与背板焊接在一起；该方法中对靶材喷砂、冲洗处理后并未涉及到干燥步骤，而是直接进行活化与焊接，对于干燥阶段容易造成的氧化也未涉及。

CN 110670083A公开了一种靶材的清洗方法，该方法包括如下步骤：靶材表面涂覆清洁剂，然后进行刷洗；超声波清洗刷洗后的靶材；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。该方法基于靶材表面清洁度的需要进行清洗处理，对其之前是否进行喷砂处理并未涉及，对喷砂面的清洗、干燥的要求并未明确。

综上所述，对于靶材喷砂处理后清洗、干燥操作，还需要选择合适的工艺，避免因表面氧化对靶材质量造成影响，保证靶材的良品率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法对靶材非溅射面进行喷砂处理后，对喷砂面进行清洗，并采用吹扫干燥的方式快速去除喷砂面容易残留的清洗液，防止传统方法干燥时容易造成喷砂面氧化而影响靶材质量的问题，降低靶材生产的不良率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将靶材的非溅射面进行喷砂处理，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，然后采用压缩气体进行吹扫干燥，得到具有干燥喷砂面的靶材。

本发明中，对于靶材的加工制作，在靶材成型后根据使用需要，先对非溅射面进行喷砂处理，增加表面粗糙度，便于后续与背板的焊接，为保证靶材的纯度，喷砂后的靶材表面，尤其是喷砂面进行清洗处理，而由于喷砂面的特性，容易残留清洗液，若采用自然干燥方式干燥速率较慢，容易造成喷砂面发生氧化或者残留液体痕迹，影响靶材的纯度与洁净度，因此本发明采用压缩气体吹扫干燥的方式，利用高压气流加速靶材表面液体的挥发，快速完成干燥，保证靶材的喷砂面不会发生氧化，降低靶材生产的不良率；所述方法操作简单，处理速度快，成本较低，具有广阔的应用前景。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述靶材包括金属靶材、合金靶材或陶瓷靶材中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：金属靶材和合金靶材的组合，合金靶材和陶瓷靶材的组合，金属靶材、合金靶材和陶瓷靶材的组合等。

优选地，所述靶材的非溅射面包括待焊接面。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述喷砂处理前，采用保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护。

优选地，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同。

优选地，所述保护板的材质包括金属或塑料，其中金属可选择与靶材材质相同的种类，塑料一般选择硬塑料，如聚丙烯等。

本发明中，对靶材溅射面的遮蔽保护喷砂处理的前提，否则容易破坏溅射面，需要进行重新加工，而保护板贴合到靶材溅射面一般采用胶带进行固定，也方便进行后续保护板的移除。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述喷砂处理所用的砂料包括刚玉类砂料，例如白刚玉。

优选地，所述砂料的粒径范围为40～60目，例如40目、45目、50目、55目或60目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述喷砂处理的压力为5～8MPa，例如5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa或8MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述喷砂处理将砂料和气体共同喷出，利用较高的气体压力和砂料速度对靶材表面进行磨砂。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述清洗为依次采用有机溶剂和水进行清洗。

优选地，所述有机溶剂包括异丙醇、乙醇或煤油中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：异丙醇和乙醇的组合，乙醇和煤油的组合，异丙醇、乙醇和煤油的组合等。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述清洗包括超声清洗和/或喷射清洗。

优选地，步骤(2)所述清洗的温度为18～26℃，例如18℃、20℃、22℃、24℃或26℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述清洗的时间为25～45min，例如25min、30min、35min、40min或45min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述靶材的清洗方式可选择超声清洗或者喷射清洗，也可以两者先后使用，不同的清洗方式可选择自身合适的工艺条件。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述压缩气体的种类包括惰性气体、氮气或空气中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：惰性气体和氮气的组合，氮气和空气的组合，惰性气体、氮气和空气的组合等。

优选地，步骤(2)所述压缩气体压力为0.4～0.6MPa，例如0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa或0.6MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述吹扫干燥的温度为70～90℃，例如70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述吹扫干燥的时间为1～2min，例如1min、1.25min、1.5min、1.75min或2min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述靶材的喷砂面的粗糙度为5～10μm，例如5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述具有干燥喷砂面的靶材的纯度为99.99％以上，例如99.99％、99.993％、99.995％、99.999％或99.9995％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将靶材的非溅射面进行喷砂处理，所述喷砂处理前，采用保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同，所述喷砂处理所用的砂料包括刚玉类砂料，所述砂料的粒径范围为40～60目，所述喷砂处理的压力为5～8MPa，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，所述清洗为依次采用有机溶剂和水进行清洗，包括超声清洗和/或喷射清洗，所述清洗的温度为18～26℃，时间为25～45min，然后采用压缩气体进行吹扫干燥，所述压缩气体压力为0.4～0.6MPa，所述吹扫干燥的温度为70～90℃，时间为1～2min，得到具有干燥喷砂面的靶材，所述喷砂面的粗糙度为5～10μm，靶材的纯度为99.99％以上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述方法通过对靶材非溅射面进行喷砂及清洗处理，再利用喷砂面的特性采用压缩气体对喷砂面进行吹扫，利用高压气流加速靶材表面液体的挥发，干燥速率快，无液体残留，可有效防止靶材喷砂面的氧化，提高靶材生产的合格率，可以达到98％以上；

(2)本发明所述方法操作简单，处理速度快，成本较低，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将靶材的非溅射面进行喷砂处理，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，然后采用压缩气体进行吹扫干燥，得到具有干燥喷砂面的靶材。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将铝靶材的非溅射面进行喷砂处理，所述喷砂处理前，采用铝保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同，所述喷砂处理所用的砂料为白刚玉，所述砂料的粒径为46目，所述喷砂处理的压力为6.5MPa，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，所述清洗为依次采用异丙醇和水进行超声清洗，所述清洗的温度为20℃，时间为35min，然后采用压缩空气进行吹扫干燥，所述压缩空气压力为0.5MPa，所述吹扫干燥的温度为80℃，时间为1.5min，得到具有干燥喷砂面的靶材。

本实施例中，采用上述方法处理所述靶材，得到的靶材喷砂面的粗糙度为6μm，靶材的纯度为99.995％；所述靶材喷射面无氧化，生产合格率达到99.0％。

实施例2：

本实施例提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将铜靶材的非溅射面进行喷砂处理，所述喷砂处理前，采用铜保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同，所述喷砂处理所用的砂料为白刚玉，所述砂料的粒径为60目，所述喷砂处理的压力为5MPa，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，所述清洗为依次采用异丙醇和水进行喷射清洗，所述清洗的温度为24℃，时间为30min，然后采用压缩空气进行吹扫干燥，所述压缩空气压力为0.4MPa，所述吹扫干燥的温度为90℃，时间为1min，得到具有干燥喷砂面的靶材。

本实施例中，采用上述方法处理所述靶材，得到的靶材喷砂面的粗糙度为5μm，靶材的纯度为99.999％；所述靶材喷射面无氧化，生产合格率达到99.2％。

实施例3：

本实施例提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将钛铝合金靶材的非溅射面进行喷砂处理，所述喷砂处理前，采用聚丙烯保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同，所述喷砂处理所用的砂料为白刚玉，所述砂料的粒径为40目，所述喷砂处理的压力为8MPa，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，所述清洗为依次采用乙醇和水进行超声清洗，所述清洗的温度为18℃，时间为45min，然后采用压缩氮气进行吹扫干燥，所述压缩氮气压力为0.6MPa，所述吹扫干燥的温度为70℃，时间为2min，得到具有干燥喷砂面的靶材。

本实施例中，采用上述方法处理所述靶材，得到的靶材喷砂面的粗糙度为10μm，靶材的纯度为99.99％；所述靶材喷射面无氧化，生产合格率达到98.3％。

实施例4：

本实施例提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将氮化硅靶材的非溅射面进行喷砂处理，所述喷砂处理前，采用聚丙烯保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同，所述喷砂处理所用的砂料为金刚砂，所述砂料的粒径为50目，所述喷砂处理的压力为6MPa，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，所述清洗为依次采用乙醇进行超声清洗，再采用水进行喷射清洗，所述清洗的温度为22℃，时间为40min，然后采用压缩氩气进行吹扫干燥，所述压缩氩气压力为0.45MPa，所述吹扫干燥的温度为75℃，时间为1.8min，得到具有干燥喷砂面的靶材。

本实施例中，采用上述方法处理所述靶材，得到的靶材喷砂面的粗糙度为8μm，靶材的纯度为99.993％；所述靶材喷射面无氧化，生产合格率达到98.8％。

实施例5：

本实施例提供了一种靶材喷砂后防氧化的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将铝靶材的非溅射面进行喷砂处理，所述喷砂处理前，采用铝保护板对靶材的溅射面进行遮蔽保护，所述保护板贴合到靶材的溅射面上，其尺寸与靶材的溅射面的尺寸相同，所述喷砂处理所用的砂料为白刚玉，所述砂料的粒径为55目，所述喷砂处理的压力为7MPa，得到喷砂靶材；

(2)将步骤(1)得到的喷砂靶材进行清洗，所述清洗为依次采用煤油和水进行超声清洗，所述清洗的温度为26℃，时间为25min，然后采用压缩空气进行吹扫干燥，所述压缩空气压力为0.55MPa，所述吹扫干燥的温度为85℃，时间为1.2min，得到具有干燥喷砂面的靶材。

本实施例中，采用上述方法处理所述靶材，得到的靶材喷砂面的粗糙度为7μm，靶材的纯度为99.998％；所述靶材喷射面无氧化，生产合格率达到99.0％。

对比例1：

本对比例提供了一种靶材喷砂后清洗干燥的方法，所述方法参照实施例1中的步骤，区别仅在于：步骤(2)中清洗后不采用压缩空气吹扫，直接采用加热干燥，干燥温度相同。

本对比例中，由于靶材喷射面上容易残留清洗液，采用热干燥的方式，清洗液挥发速率较慢，且由于喷砂面的非平整性，容易发生表面氧化，从而影响靶材的质量，使其纯度降低，难以满足后续使用要求，此时的生产合格率仅为85％。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述方法通过对靶材非溅射面进行喷砂及清洗处理，再利用喷砂面的特性采用压缩气体对喷砂面进行吹扫，利用高压气流加速靶材表面液体的挥发，干燥速率快，无液体残留，可有效防止靶材喷砂面的氧化，提高靶材生产的合格率，可以达到98％以上；所述方法操作简单，处理速度快，成本较低，具有广阔的应用前景。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明方法的等效替换及辅助步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。