超聲波清洗技術在濺射靶材清洗中的應用
2024年07月22日
靶材，也稱為濺射靶材，是在高速荷能粒子轟擊下作為目標材料的物質。通過不同的激光（離子光束）和不同的靶材相互作用得到不同的膜系，實現導電或阻擋等功能。靶材廣泛應用于科學實驗和工業加工中，如高能物理實驗、材料分析、半導體制造、顯示面板、太陽能電池、光學器件、磁記錄等領域。靶材通常由“靶坯”和“背板”組成，靶坯由高純金屬、合金、陶瓷或復合材料制成，背板則起到固定靶坯并導熱導電的作用。
靶材是制備高品質薄膜的關鍵材料，其純度必須達到99.95%以上，密度應達到理論密度的90%以上，且應具有均勻的形狀與尺寸。此外，一個高潔凈度和高光潔度的表面有利于實現均勻的膜層沉積。
在濺射鍍膜過程中，若靶材表面附著有油污、灰塵、顆粒狀雜質等異物，會引起電弧放電，導致靶材的一部分變為熔融態并向各個方向飛濺，附著在基板或已成膜的鍍膜上，將降低鍍膜質量，進而影響產品的合格率，導致生產成本增加。因此，必須對靶材進行充分的清潔，確保靶材的清潔度。
在靶材的制備過程中，超聲波清洗技術被廣泛應用于去除靶材表面的各種污染物。從原材料的初步清洗到成型、拋光后的精細清洗，再到最終產品的出廠前清洗，超聲波清洗技術貫穿靶材生產的每一個環節。
原材料的初步清洗
在靶材制備的起始階段，原材料表面可能沾有油污、灰塵、氧化物等污染物。如果這些污染物不被有效去除，它們將摻雜進隨后的熔煉、鑄造等成型過程中，降低靶材的純度。超聲波清洗能夠深入材料表面的微觀結構，迅速去除附著的污染物，為制備高質量的靶材打下堅實基礎。
成型后的清洗
靶材在經過熔煉、鑄造或壓制成型后，表面可能會形成新的氧化物層或殘留加工助劑。超聲波清洗技術能夠有效去除這些物質，確保靶材表面達到所需的潔凈度，為后續的機械加工和熱處理工藝提供保障。
靶材拋光后的精細清洗
靶材在經過機械或化學拋光后，表面光潔度得到顯著提升，但同時也可能引入新的微小顆粒或化學殘留物。應用超聲波清洗技術可以進一步清除這些污染物，確保靶材表面達到高光潔度標準，滿足薄膜制備過程中對靶材表面質量的嚴格要求。
背板綁定前清洗
背板起到將濺射靶材固定在機臺內的作用，高純金屬的濺射靶坯與背板可通過不同的焊接工藝進行接合。在靶坯與背板接合前，需要將表面清潔干凈，以去除各類有機污染物（拉伸油、切削油、清洗劑、脫模蠟、膠黏劑、助焊劑等），保證綁定材料的牢固性和可靠性。
鍍膜前清洗
常用的靶材鍍膜工藝有物理氣相沉積、化學氣相沉積、磁控濺射等，通過在靶材表面形成一層薄膜，可以提高其性能和耐用性。超聲波清洗是靶材鍍膜前非常重要的一步，可以去除靶材表面的油污、氧化物和金屬雜質等，提高膜層質量和附著力。
出廠前清洗
在靶材即將出廠前，進行最終的超聲波清洗是確保產品達到客戶要求的重要步驟。采用超聲波清洗可有效提升靶材表面的清潔度、減少黑色氧化物產生，提升高質量膜層的沉積效率。
超聲波清洗是一種有效的靶材清洗方法，其原理是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的，具有清洗效果好、清洗速度快、不損傷靶材表面、環保節能等優點。
在靶材的超聲波清洗中，主要采用噴淋清洗和超聲波清洗工藝對靶材進行全面的清洗，清洗后，使用烘干裝置將靶材烘干，避免留下水印和二次污染。
清洗后的靶材應存儲在真空包裝中，使用防潮劑，并存放在密封、清潔的環境中，以避免氧化和污染，確保靶材的高清潔度和性能。
超聲波清洗技術在靶材制備過程中發揮著不可或缺的作用，為靶材的表面帶來前所未有的清潔度，確保了其在薄膜制備中的卓越性能，提升產品的市場競爭力。
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