溅射靶材使用指南

溅射靶材使用指南

Sputtering Target Operation Guide

¾溅射准备

保持真空腔体尤其是溅射系统洁净是非常重要的。任何由润滑油和灰尘以及前期镀膜所形成的残留物会收集水气及其他污染物，直接影响真空度获得和增加成膜失败的可能性。短路或靶材起弧，成膜表面粗糙及化学杂质含量超标经常是由于不洁净的溅射室、溅射枪和靶材引起的。

为保持镀膜的成分特性，溅射气体(氩气或氧气)必须清洁并干燥，溅镀腔内装入基材后便需将空气抽出，达到工艺所要求的真空度。

暗区屏蔽罩，腔体壁及邻近表面也需要保持洁净。在清洗真空腔体时我们建议采用玻璃球抛丸法处理有污垢的部件同时用压缩空气清除腔体四周前期溅射剩余物，再用氧化铝浸渍过的沙纸轻轻的对表面进行抛光。纱纸抛光后, 再用酒精，丙酮和去离子水清洗，同时建议使用工业吸尘器进行辅助清洁。

高展金属生产的靶材采用真空密封塑料袋包装, 内置防潮剂。使用靶材时请不要用手直接接触靶材。注意：使用靶材时请配带干净而且不会起绒的保护手套，绝对避免用手直接接触靶材。

¾靶材清洁

靶材清洁的目的是去除靶材表面可能存在的灰尘或污垢。

金属靶材可以通过四步清洁，第一步用在丙酮中浸泡过的无绒软布清洁；第二步与第一步类似用酒精清洁；第三步用去离子水清洗。在用去离子水清洗过后再将靶材放置在烘箱中以100摄氏度烘干30分钟。

氧化物及陶瓷靶材的清洗建洁用“无绒布”进行清洁。在清除完有污垢的区域后，再用高压低水气的氩气冲洗靶材，以除去所有可能在溅射系统中会造成起弧的杂质微粒。

¾靶材安装

靶材安装过程中最重要的注意事项是一定要确保在靶材和溅射枪冷却壁之间建立很好的导热连接。如果用冷却壁的翘曲程度严重或背板翘曲严重会造成靶材安装时发生开裂或弯曲，背靶到靶材的导热性能就会受到很大的影响，导致在溅射过程中热量无法散发最终会造成靶材开裂或脱靶。

为确保足够的导热性，可以在阴极冷却壁与靶材之间加垫一层石墨纸。（图1）请注意一定要仔细检查和明确所使用溅射枪冷却壁的平整度，同时确保O型密封圈始终在位置上。（图2）

由于所使用冷却水的洁净程度和设备运行过程中可能会产生的污垢会沉积在阴极冷却水槽内，所以在安装靶材时需要对阴极冷却水槽进行检查和清理，确保冷却水循环的顺畅和进出水口不会被堵塞。(图3) 有些阴极设计是与阳极的空隙较小，所以在安装靶材时需要确保阴极与阳极之间没有接触也不能存在导体，否则会产生短路。(图4)

请参考设备商操作手册中关于如何正确安装靶材的相关信息。如果用户使用手册中没有此相关信息，请尝试按照高展金属提供的相关建议进行安装。在收紧靶材夹具时，请先用手转紧一颗镙栓，再用手转紧对角线上的另外一颗镙栓,如此重复直到安装上所有镙栓后,再用工具收紧。

¾短路及密封性检查

靶材完成安装后需要对整个阴极进行短路检查及密封性检查，建议通过使用电阻仪摇表的方式对阴极是否存在短路进行判断。在确定阴极不存在短路后，可以进行检漏检查，将水通入阴极确定是否存在漏水现象。

¾靶材预溅射

靶材预溅射建议采用纯氩气进行溅射，可以起到清洁靶材表面的作用。靶材进行预溅射时建议慢慢加大溅射功率，陶瓷类靶材的功率加大速率建议为1.5W小时/平方厘米。金属类靶材的预溅射速度可以比陶瓷靶材块，一个合理的功率加大速率为1.5W小时/平方厘米。

在进行预溅射的同时需要检查靶材起弧状况，预溅射时间一般为10分钟左右。如没有起弧现象，继续提升溅射功率到设定功率。根据经验，金属靶材可承受的最大溅射功率为25watts/平方厘米，陶瓷靶材为10watts/平方厘米。请同时参考用户系统操作手册中关于溅射时真空腔体压力的设定。

根据经验，一般应确保冷却水出水口的水温应低于35摄氏度，但最重要的是确保冷却水的循环系统能有效工作，通过冷却水的快速循环带走热量，是确保能以较高功率连续溅射的一项重要保障。对于金属靶材一般建议冷却水流量为20LPM，水压在5GMP左右；对于陶瓷靶材一般建议水流量在30LPM，水压在9GMP左右。

¾靶材保养

为避免在溅射过程中因为不洁净的腔体导致短路和起弧，有必要阶段性的除去溅射轨道中间及两侧堆积的溅射物，这也有助于用户可以连续以最大功率密度进行溅射。

¾靶材储存

高展金属所提供的靶材包装在双层真空塑料袋中, 我们建议用户将靶材无论是金属或陶瓷类保存在真空包装中, 尤其是帖合靶材更需要保存在真空条件下，以避免帖合层氧化影响贴合质量。对于金属靶材的包装，我们建议最少需要包装在洁净的塑料袋中。

背靶使用指南

Backing Plate Operation Guide

¾背靶材料

无氧铜(OFC)– 目前最常使用的作背靶的材料是无氧铜，因为无氧铜具有良好的导电性和导热性，而且比较容易机械加工。如果保养适当，无氧铜背靶可以重复使用10次甚至更多。

钼(Mo)– 在某些使用条件比较特殊的情况下，如需要进行高温帖合的条件下，无氧化铜容易被氧化和发生翘曲, 所以会使用金属钼为背靶材料或某些靶材如陶瓷甚至某些金属靶材的热膨胀系数无法与无氧铜匹配，同样也需要使用金属钼作为背靶材料。

不锈钢管(SST)– 目前最常使用不锈钢管作为旋转靶材的背管，因为不锈钢管具有良好的强度和导热性而且非常经济。

¾背靶重复使用

大部分背靶可以重复使用，尤其是采用金属铟进行帖合的比较容易进行清洁和重新使用。如果是采用其他帖合剂（包括环氧树脂）则可能需要采用机械处理的方式对背靶表面处理后才能重复使用。

当我们收到用户提供的已使用过的背靶后，我们会首先进行卸靶处理（如适用）并且对背靶进行完全检查，检查的重点包括背靶的平整度，完整性及密封性等。我们会通知用户对背靶的检查结果，如我们发现有需要维修的地方会书面通知客户并提供维修报价。

¾包装和运输

所有已贴合靶材包装在真空密封塑料袋中，并附有防潮剂。外包装一般为木箱，四周有防撞层，以保护靶材和背靶避免在运输和储存过程中发生损坏。