CN102691042B - 靶材的制造方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种靶材的制造方法及系统，属于薄膜场效应晶体管液晶显示器领域。其中，该靶材的制造方法包括：通过质量测定模块获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；通过处理模块和深度测定模块确定所述靶材的相对刻蚀深度；所述处理模块根据所述刻蚀质量和所述相对刻蚀深度计算得出所述靶材的相对刻蚀质量；所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数；处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。本发明实施例可以综合反映靶材的利用效果，优化靶材的设计。本发明的技术方案适用于ITO溅射中对靶材的生产。

Description

靶材的制造方法及系统

技术领域

本发明涉及TFT-LCD（薄膜场效应晶体管液晶显示器）领域，特别是指一种靶材的制造方法及系统。

背景技术

随着溅射技术的发展，ITO（Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物）靶材的厚度设计、生产工艺过程和成本核算等需要一个完善的衡量指标。

现有靶材利用率的通用公式，表示为：

$\mathrm{TU}=\frac{M_s}{M_o}\×100\%=\frac{M_o-M_t}{M_o}\×100\%$ a；

或者 $\mathrm{TU}=\frac{V_s}{V_o}\×100\%=\frac{V_o-V_t}{V_o}\×100\%$ b；

其中，M_o为靶材未使用前的原始质量，M_s为靶材被刻蚀掉的质量，M_t为靶材的剩余质量，V_o为靶材未使用前的原始体积，V_s为靶材被刻蚀掉的体积，V_t为靶材剩余体积。公式a为称取质量的直接计算方法，公式b为体积计算法。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有计算方法存在以下缺点：由于刻蚀形貌不规整，用体积法直接推导靶材利用率的理论计算公式是非常困难的；并且上述方法都不能表征多块靶材的使用效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种靶材的制造方法及系统，能够优化靶材的生产。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种靶材的制造方法，包括：

通过质量测定模块获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；

通过处理模块确定所述靶材的相对刻蚀深度；

所述处理模块根据所述刻蚀质量和所述相对刻蚀深度计算得出所述靶材的相对刻蚀质量；

所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数；

所述处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

其中，所述通过处理模块确定所述靶材的相对刻蚀深度包括：

通过选取模块在所述靶材上确定一个以上测试点；

通过深度测定模块获取每个测试点的刻蚀深度；

所述处理模块计算所有测试点的刻蚀深度的平均值，作为所述靶材的平均刻蚀深度；

所述处理模块将所有测试点中刻蚀深度最大的值作为所述靶材的最大刻蚀深度；

所述处理模块根据所述平均刻蚀深度和所述最大刻蚀深度确定所述靶材的相对刻蚀深度。

其中，所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数包括：

所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，计算得出靶材的利用率。

其中，所述处理模块具体用于根据公式（1）计算靶材的利用率：

$\mathrm{TU}=\frac{(M_0-M_1)\×\stackrel{\‾}{d}/d_{\mathrm{Max}}}{M_0}\×100\%---\left(1\right)$

其中，M₀为靶材未使用前的原始质量，M₁为靶材使用后的剩余质量、为靶材的平均刻蚀深度、d_max为靶材的最大刻蚀深度。

其中，所述处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心包括：

所述处理模块对所述靶材的利用率进行模拟优化，在所述靶材的利用率达到最大值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

其中，当所述靶材为拼接靶材时，所述拼接靶材包括第一厚度的靶材和第二厚度的靶材，所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数还包括：

所述处理模块计算得出所述第一厚度的靶材的利用率为第一利用率；

所述处理模块计算得出所述第二厚度的靶材的利用率为第二利用率；

所述处理模块计算所述第一利用率与第二利用率之间的比值，并根据所述比值确定所述拼接靶材的冗余度。

其中，所述处理模块具体用于根据公式（2）计算拼接靶材的冗余度：

$\mathrm{TR}=|1-\frac{{\mathrm{TU}}_{\mathrm{thin}}}{{\mathrm{TU}}_{\mathrm{thick}}}|---\left(2\right)$

其中，第一厚度大于第二厚度，TU_thick为第一厚度的靶材的利用率，TU_thin为第二厚度的靶材的利用率。

其中，当所述靶材为拼接靶材时，所述拼接靶材包括第一厚度的靶材和第二厚度的靶材，所述处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心包括：

所述处理模块对所述靶材的冗余度进行模拟优化，在所述靶材的冗余度达到最小值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

其中，所述靶材参数包括所述靶材的质量和厚度。

本发明实施例还提供了一种靶材的制造系统，包括：

质量测定模块，用于获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；

处理模块，用于确定所述靶材的相对刻蚀深度，根据所述刻蚀质量和所述相对刻蚀深度计算得出所述靶材的相对刻蚀质量，根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数，以及对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

上述方案中，利用能够精确获得的刻蚀深度和质量计算靶材的利用参数，使靶材的利用参数更加准确的反映靶材的使用情况，更加贴近实际生产，改善了靶材利用率不能反映靶材的使用状况的问题，另外本发明还提出了根据靶材的利用参数生产靶材的方案，进一步优化了靶材的生产。

附图说明

图1为本发明实施例的靶材的制造方法流程示意图；

图2为本发明实施例的靶材的制造系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的大尺寸拼接靶材俯视示意图；

图4为本发明实施例的大尺寸拼接靶材正视示意图；

图5为本发明实施例的大尺寸拼接靶材使用后的示意图；

图6为本发明实施例的拼接靶材刻蚀深度的示意图；

图7为本发明实施例的靶材使用后测试点选择的示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供一种靶材的制造方法，能够优化靶材的生产。如图1所示，本实施例包括：

步骤101：通过质量测定模块获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；

步骤102：通过处理模块确定靶材的相对刻蚀深度；

步骤103：处理模块根据刻蚀质量和相对刻蚀深度计算得出靶材的相对刻蚀质量；

步骤104：处理模块根据相对刻蚀质量和靶材未使用前的原始质量，确定靶材的利用参数；

步骤105：处理模块对靶材的利用参数进行模拟优化，在利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出靶材参数给生产控制中心。

其中，靶材的参数包括靶材的质量和厚度。

（1）当靶材为单一靶材时，靶材的利用参数包括靶材的利用率，处理模块在确定靶材的利用率时，处理模块根据相对刻蚀质量和靶材未使用前的原始质量，计算得出靶材的利用率。

具体地，处理模块根据公式（1）计算靶材的利用率：

$\mathrm{TU}=\frac{(M_0-M_1)\×\stackrel{\‾}{d}/d_{\mathrm{Max}}}{M_0}\×100\%---\left(1\right)$

其中，M₀为靶材未使用前的原始质量，M₁为靶材使用后的剩余质量、为靶材的平均刻蚀深度、d_max为靶材的最大刻蚀深度。

处理模块对靶材的利用率进行模拟优化，在靶材的利用率达到最大值时，重新确定对应的靶材参数，并输出靶材参数给生产控制中心。

（2）当靶材为拼接靶材时，拼接靶材包括第一厚度的靶材和第二厚度的靶材，靶材的利用参数包括拼接靶材的冗余度，处理模块计算得出第一厚度的靶材的利用率为第一利用率，计算得出第二厚度的靶材的利用率为第二利用率；处理模块计算第一利用率与第二利用率之间的比值，并根据比值确定拼接靶材的冗余度。

具体地，处理模块根据公式（2）计算拼接靶材的冗余度：

$\mathrm{TR}=|1-\frac{{\mathrm{TU}}_{\mathrm{thin}}}{{\mathrm{TU}}_{\mathrm{thick}}}|---\left(2\right)$

其中，第一厚度大于第二厚度，TU_thick为第一厚度的靶材的利用率，TU_thin为第二厚度的靶材的利用率。

处理模块对靶材的冗余度进行模拟优化，在靶材的冗余度达到最小值时，重新确定对应的靶材参数，并输出靶材参数给生产控制中心。

其中，通过处理模块确定靶材的相对刻蚀深度包括以下步骤：

1、通过选取模块在靶材上确定一个以上测试点；

2、通过深度测定模块获取每个测试点的刻蚀深度；

3、处理模块计算所有测试点的刻蚀深度的平均值，作为靶材的平均刻蚀深度，处理模块将所有测试点中刻蚀深度最大的值作为靶材的最大刻蚀深度；

4、处理模块根据平均刻蚀深度和最大刻蚀深度确定靶材的相对刻蚀深度。

本实施例的上述方案中，利用能够精确获得的刻蚀深度和质量计算靶材的利用参数，使靶材的利用参数更加准确的反映靶材的使用情况，更加贴近实际生产，改善了靶材利用率不能反映靶材的使用状况的问题，另外本发明可以根据靶材的利用参数生产靶材，进一步优化了靶材的生产。

本发明实施例还提供了一种靶材的制造系统，如图2所示，本实施例包括：

质量测定模块20，用于获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；

处理模块21，用于确定靶材的相对刻蚀深度，根据刻蚀质量和相对刻蚀深度计算得出靶材的相对刻蚀质量，根据相对刻蚀质量和靶材未使用前的原始质量，确定靶材的利用参数，以及对靶材的利用参数进行模拟优化，在利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出靶材参数给生产控制中心。

进一步地，本实施例还包括深度测定模块和选取模块，在处理模块21确定靶材的相对刻蚀深度时，选取模块在靶材上确定一个以上测试点，深度测定模块获取每个测试点的刻蚀深度，之后处理模块21计算所有测试点的刻蚀深度的平均值，作为靶材的平均刻蚀深度，处理模块21将所有测试点中刻蚀深度最大的值作为靶材的最大刻蚀深度，并根据平均刻蚀深度和最大刻蚀深度确定靶材的相对刻蚀深度。

本实施例的上述方案中，利用能够精确获得的刻蚀深度和质量计算靶材的利用参数，使靶材的利用参数更加准确的反映靶材的使用情况，更加贴近实际生产，改善了靶材利用率不能反映靶材的使用状况的问题，另外本发明可以根据靶材的利用参数生产靶材，进一步优化了靶材的生产。

下面以拼接靶材为例，对本发明的靶材的制造方法进行进一步说明。

在TFT-LCD（薄膜场效应晶体管液晶显示器）产业趋于面板尺寸的增大，ITO溅射中靶材的尺寸也要求增大，而整块制造难，成本高，需采用拼接形式，如图3所示为大尺寸拼接靶材俯视示意图，该拼接靶材由两种厚度的靶材组成，并且因为矩形磁控靶两端的均匀性与中间段的溅射均匀性不同，两端的磁场密度大，刻蚀速率高，所以设计靶材两端厚，中间薄，如图4所示为大尺寸拼接靶材正视示意图，可以看出，本实施例的拼接靶材由两种厚度的靶材组成，两侧靶材的厚度大于中间靶材的厚度。靶材溅射过程中，由于磁场分布不均匀，导致靶面刻蚀凸凹不平，并且需要保留一个安全剩余厚度，如图5所示为大尺寸拼接靶材使用后的示意图。

首先处理模块可以利用公式（3）和（4）对不同厚度的靶材的利用率进行独立的计算，其中同一厚度的靶材可以看作是一个整体来计算利用率：

${\mathrm{TU}}_{\mathrm{thin}}=\frac{(M_{\mathrm{thin}-0}-M_{\mathrm{thin}-1})\×{\stackrel{\‾}{d}}_{\mathrm{thin}}/d_{\mathrm{thin}-\mathrm{Max}}}{M_{\mathrm{thin}-0}}\×100\%---\left(3\right)$

${\mathrm{TU}}_{\mathrm{thick}}=\frac{(M_{\mathrm{thick}-0}-M_{\mathrm{thick}-1})\×{\stackrel{\‾}{d}}_{\mathrm{thick}}/d_{\mathrm{thick}-\mathrm{Max}}}{M_{\mathrm{thick}-0}}\×100\%---\left(4\right)$

其中，M_thin-0、M_thin-1、d_thin-max分别为中间薄处靶材的未使用前原始质量、剩余质量、平均刻蚀深度和最大刻蚀深度，TU_thin为中间薄处靶材的利用率；M_thick-0、M_thick-1、d_thick-max分别为两端厚处的靶材的未使用前原始质量、剩余质量、平均刻蚀深度和最大刻蚀深度，TU_thick为两端厚处靶材的利用率。其中，各个质量参数可以通过质量测定模块来获取。

为靶材的刻蚀平均深度，d_max为靶材的最大刻蚀深度，为靶材的相对刻蚀深度，当的值越接近于“1”，说明靶材刻蚀的平整性越好。如图6所示为拼接靶材刻蚀深度的示意图。

在计算靶材的平均刻蚀深度和最大刻蚀深度时，首先要在靶材上选取测试点，由于靶材两端磁场的不均匀度较大，中间磁场均匀性相对较好，所以在长度方向上两端测试点要密集，中间部分测试点相对疏松，选择模块采用在两端较厚靶材区域密集取点，中间较薄靶材区域疏松取点的形式，可以提高测试的精度，改善测量过程中的误差影响。如图7所示为靶材使用后测试点选择的示意图。深度测定模块测量每个测试点处的刻蚀深度，处理模块计算所有测试点的刻蚀深度的平均值作为靶材的平均刻蚀深度，将所有测试点中刻蚀深度最大的值作为靶材的最大刻蚀深度。在实际应用中，深度测定模块可以通过多种方法来获得刻蚀深度，比如说利用激光来测量。

在分别计算出不同厚度靶材的利用率后，可以利用公式（5）得到拼接靶材的冗余度：

$\mathrm{TR}=|1-\frac{d_{\mathrm{thin}}}{d_{\mathrm{thick}}}|---\left(5\right)$

其中，TR为拼接靶材的冗余度，本实施例中，公式(3)、(4)独立计算不同厚度靶材的利用率，分析靶材刻蚀的均匀性；公式(5)描述了不同厚度靶材之间的使用关系，TR值是越小越好，说明靶材厚度设计越合理。

在对拼接靶材进行生产时，可以对冗余度进行模拟优化，在冗余度达到最小时，重新确定靶材的各项参数，包括靶材的质量和厚度，并将这些参数反馈给生产控制中心，以便结合生产经验对靶材进行重新设计。

本实施例以两种厚度靶材组成的拼接靶材为例，说明拼接靶材的制造方法，在实际应用中，在不脱离本发明所述原理的前提下，可以根据本发明提出的技术方案实现对三种厚度以上靶材组成的拼接靶材的生产。

本发明由于利用能够精确获得的刻蚀深度和质量计算靶材的利用参数，使靶材的利用参数更加准确的反映靶材的使用情况，更加贴近实际生产，改善了靶材利用率不能反映靶材的使用状况的问题。刻蚀深度测量取点过程中，根据实际生产过程中靶材的利用情况，在靶材厚度梯度较大的两端取更为密集的点，提高测试的精度，改善测量过程中的误差影响；另外本发明提出靶材冗余度的概念，可以综合反映大尺寸拼接靶材利用效果，改变了在靶材生产方面以往仅凭经验的现状，解决了靶材厚度设计时没有量化标准的问题，优化了靶材的生产。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种靶材的制造方法，其特征在于，包括：

通过质量测定模块获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；

通过处理模块确定所述靶材的相对刻蚀深度，具体包括：

通过选取模块在所述靶材上确定一个以上测试点；

通过深度测定模块获取每个测试点的刻蚀深度；

所述处理模块计算所有测试点的刻蚀深度的平均值，作为所述靶材的平均刻蚀深度；

所述处理模块将所有测试点中刻蚀深度最大的值作为所述靶材的最大刻蚀深度；

所述处理模块根据所述平均刻蚀深度和所述最大刻蚀深度确定所述靶材的相对刻蚀深度；

所述处理模块根据所述刻蚀质量和所述相对刻蚀深度计算得出所述靶材的相对刻蚀质量；

所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数，所述利用参数为利用率，具体为根据公式（1）计算靶材的利用率：

$\mathrm{TU}=\frac{(M_0-M_1)\×\stackrel{\‾}{d}/d_{\mathrm{Max}}}{M_0}\×100\%---\left(1\right)$

其中，M₀为靶材未使用前的原始质量，M₁为靶材使用后的剩余质量、为靶材的平均刻蚀深度、d_max为靶材的最大刻蚀深度；

所述处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

2.根据权利要求1所述的靶材的制造方法，其特征在于，所述处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心包括：

所述处理模块对所述靶材的利用率进行模拟优化，在所述靶材的利用率达到最大值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

3.根据权利要求1所述的靶材的制造方法，其特征在于，当所述靶材为拼接靶材时，所述拼接靶材包括第一厚度的靶材和第二厚度的靶材，所述处理模块根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数还包括：

所述处理模块计算得出所述第一厚度的靶材的利用率为第一利用率；

所述处理模块计算得出所述第二厚度的靶材的利用率为第二利用率；

所述处理模块计算所述第一利用率与第二利用率之间的比值，并根据所述比值确定所述拼接靶材的冗余度。

4.根据权利要求3所述的靶材的制造方法，其特征在于，所述处理模块具体用于根据公式（2）计算拼接靶材的冗余度：

$\mathrm{TR}=|1-\frac{{\mathrm{TU}}_{\mathrm{thin}}}{{\mathrm{TU}}_{\mathrm{thick}}}|---\left(2\right)$

其中，第一厚度大于第二厚度，TU_thick为第一厚度的靶材的利用率，TU_thin为第二厚度的靶材的利用率。

5.根据权利要求4所述的靶材的制造方法，其特征在于，所述处理模块对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心包括：

所述处理模块对所述靶材的冗余度进行模拟优化，在所述靶材的冗余度达到最小值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。

6.根据权利要求1所述的靶材的制造方法，其特征在于，所述靶材参数包括所述靶材的质量和厚度。

7.一种靶材的制造系统，其特征在于，包括：

质量测定模块，用于获取靶材的刻蚀质量以及未使用前的原始质量；

处理模块，用于确定所述靶材的相对刻蚀深度，通过选取模块在所述靶材上确定一个以上测试点，通过深度测定模块获取每个测试点的刻蚀深度，所述处理模块计算所有测试点的刻蚀深度的平均值，作为所述靶材的平均刻蚀深度，将所有测试点中刻蚀深度最大的值作为所述靶材的最大刻蚀深度，根据所述平均刻蚀深度和所述最大刻蚀深度确定所述靶材的相对刻蚀深度，根据所述相对刻蚀质量和所述靶材未使用前的原始质量，确定所述靶材的利用参数，所述利用参数为利用率，具体为根据公式（1）计算靶材的利用率：

$\mathrm{TU}=\frac{(M_0-M_1)\×\stackrel{\‾}{d}/d_{\mathrm{Max}}}{M_0}\×100\%---\left(1\right)$

其中，M₀为靶材未使用前的原始质量，M₁为靶材使用后的剩余质量、为靶材的平均刻蚀深度、d_max为靶材的最大刻蚀深度，

以及对所述靶材的利用参数进行模拟优化，在所述利用参数达到预设值时，重新确定对应的靶材参数，并输出所述靶材参数给生产控制中心。