如何清洁溅射室？掌握纯度和产量的关键规程

简短的回答是：清洁溅射室是一个细致的多步骤过程，而不是简单的擦拭。它涉及一系列机械清洁以去除碎屑、使用丙酮和异丙醇等材料进行溶剂清洗以去除油污和残留物，以及通常在真空下进行最后的“烘烤”以去除任何残留的水分和挥发性污染物。目标是为沉积创造一个化学和物理上纯净的环境。

溅射室的清洁度不是一项维护任务；它是直接控制您生产的每一种薄膜的纯度、附着力和可靠性的关键工艺参数。将其视为次要任务是导致结果不一致和工艺失败的主要原因。

为什么细致的清洁是不可或缺的

受污染的腔室会积极地阻碍您沉积纯净、高质量薄膜的目标。前几次运行、操作或大气中留下的任何残留物都会在真空度和高等离子强度的溅射过程中成为失效的来源。

在高真空下，诸如水蒸气、油和残留在腔室壁上的溶剂等污染物会以称为排气的过程释放出来。这种气体负荷会阻止系统达到所需的基底真空度。

即使是微量的排气也会将水 (H₂O) 或氧气 (O₂) 等活性分子引入工艺中，从而污染正在生长的薄膜。

从腔室壁释放的污染物分子会与您的靶材一起共沉积。这直接损害了薄膜的纯度，改变了其电学、光学和机械性能。

此外，沉积物表面上的污染层，即使只有单个分子厚，也会严重削弱薄膜的附着力，导致分层和失效。

腔室内部松动的涂层材料碎屑或灰尘颗粒可能导致电弧——靶材高压电极与接地的腔室之间发生不受控制的电放电。

电弧事件会破坏等离子体，可能损坏靶材表面，并产生碎屑，导致薄膜粗糙、充满针孔。这是工艺不稳定和器件产率低的主要来源。

一致且有记录的清洁规程至关重要。确切的步骤可能因您的系统和材料而异，但原则是相同的。在此过程中，务必佩戴无粉丁腈手套。

第一步是清除所有可见的、松动的碎屑。这包括腔室屏蔽罩上的碎屑和旧的沉积材料。使用干净的、不起毛的擦拭布（例如聚酯或洁净室级）和，如果需要，使用带有 HEPA 过滤器的专用吸尘器。对于可拆卸的屏蔽罩，可能需要进行轻微刮擦或喷砂（在腔室外部进行）以清除大量积垢。

机械清洁后，顺序进行溶剂擦拭以去除有机残留物和细小颗粒。

首先，使用沾有丙酮等高纯度溶剂的不起毛擦拭布去除油污和油脂。紧接着使用沾有异丙醇 (IPA) 或甲醇的第二块擦拭布来清除丙酮残留物和任何残留的水分。务必朝一个方向擦拭。

腔室重新组装并密封后，烘烤是最后也是最关键的清洁步骤。在真空泵运行的同时，对腔室进行加热（通常加热到 100-200°C，具体取决于系统限制）。

此过程提供了将残留的水蒸气和溶剂分子从腔室表面驱散所需的能量，使泵能够将其永久地从系统中清除。

有效的清洁需要避免常见的错误，这些错误可能会无意中使情况恶化。

直接在内部腔室壁上使用 Scotch-Brite™ 百洁布等高磨料材料是一个常见错误。这种做法会刮伤电抛光的不锈钢，极大地增加其表面积。

更粗糙的表面会截留更多的污染物和水蒸气，使得将来更难达到良好的真空度。将高磨料仅用于可拆卸的屏蔽罩。

使用低等级的“五金店”溶剂是一种错误的节约。这些溶剂含有溶解的杂质和非挥发性残留物，在蒸发后会残留在您的腔室壁上。

务必使用高纯度、半导体级或 HPLC 级的溶剂，以确保您是在去除污染物，而不是仅仅用新的污染物取而代之。

操作员是污染的一个重要来源。皮肤油脂、衣物纤维甚至呼吸都可能损害洁净的腔室。

务必使用干净的、无粉的丁腈手套。切勿使用乳胶手套，因为它们含有会大量排气的增塑剂。避免俯身靠近敞开的腔室，并确保您的工具和腔室一样干净。

您的清洁策略应与您的操作目标保持一致。

掌握清洁规程是掌握薄膜沉积艺术的第一步。