CN102994970B - 一种靶材使用检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及溅射镀膜技术领域，特别涉及一种靶材使用检测系统和方法，用于防止靶材使用过量，提高溅射镀膜工序产品的合格率。本发明公开了一种靶材使用检测系统，包括：靶材，且在靶材的背板上设置有至少一个具有凹槽的凸台和与凹槽连通的导气通道，所述凹槽的槽口被所述靶材的靶胚和连接部密封；与所述导气通道连通的流量计，用于监测所述导气通道和凹槽中的气体是否流动；以及与所述流量计信号连接的溅射设备的自锁装置，用于获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。

Description

一种靶材使用检测系统和方法

技术领域

本发明涉及溅射镀膜技术领域，特别涉及一种靶材使用检测系统和方法。

背景技术

溅射镀膜是利用高能离子束将靶材中高纯靶质的原子轰击出来，并沉积在基板上的过程；如图1、图2所示，现有的靶材一般包括:具有固定孔11的背铜板10、高纯靶质20和将高纯靶质20固定在背铜板10上的连接部30；在溅射镀膜过程中，随着高纯靶质20原子不断的被轰击出来，高纯靶质20逐渐被消耗掉；由于溅射镀膜工艺的特殊性，在图2中A和B两个区域内高纯靶质20消耗的最快，即在A和B两个区域内高纯靶质20最容易被溅射透，这就需要及时地更换靶材，否者靶材使用过量会导致背铜板上的铜原子一并被溅射出来并沉积在基板上，从而影响所镀膜层的性能。

不过，目前在溅射镀膜过程中，通常采用设定靶材寿命值的方法来预防靶材使用过量，而靶材寿命值通常是经验所得，再加上设备的差异性，易出现靶材使用过量问题，从而影响溅射镀膜工序产品的合格率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种靶材使用检测系统和方法，用于防止靶材使用过量，提高溅射镀膜工序产品的合格率。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种靶材使用检测系统，包括：

靶材，且在所述靶材的背板上设置有至少一个具有凹槽的凸台和与所述凹槽连通的导气通道，所述凸台被所述靶材的靶胚和连接部密封；

与所述导气通道连通的流量计，用于监测所述导气通道和凹槽中的气体是否流动；

以及与所述流量计信号连接的溅射设备的自锁装置，用于获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。

优选地，所述凸台为长方体块，且所述长方体块的长度方向与所述背板的长度方向垂直。

优选地，所述凸台相对于所述背板的高度为0.5~1mm。

优选地，所述凸台与所述背板为一体化结构。

进一步地，所述背板内部还设置有冷却水管路。

优选地，所述靶材的连接部的材质为铟或铟锡合金。

本发明同时还提供了一种靶材使用检测方法，包括：

流量计监测充入靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体是否流动；

自锁装置获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。

进一步地，当所述靶材的靶胚被击穿时，填充在所述靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体从所述凸台凹槽口泄露，所述流量计显示流量。

在本发明中，靶材使用检测系统包括：靶材，与所述靶材中的导气通道连通的流量计，以及与所述流量计信号连接的溅射设备的自锁装置；其中，靶材包括：背板、靶胚以及将所述靶胚固定在所述背铜板上的连接部；其中，在背板表面设定位置具有至少一个具有凹槽的凸台和与所述凹槽连通的导气通道，且所述凸台被所述靶材的靶胚和连接部密封。在使用时，上述靶材的导气通道和凸台凹槽中充入工艺气体，用流量计监测充入靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体是否流动；因初始时凸台凹槽的槽口被靶胚和连接部密封，工艺气体在导气通道不能流动，流量计没有流量显示；在使用一段时间之后，靶胚被击穿，工艺气体会从凸台凹槽的槽口流出，导气通道中的工艺气体流动，流量计有流量显示，此时自锁装置启动，使溅射设备停止工作，更换靶材。因此，与现有技术相比，使用本发明提供的靶材使用检测系统，可以有效的预防靶材使用过量，从而提高溅射镀膜工序产品的合格率。

附图说明

图1为现有技术中靶材的结构示意图；

图2为图1中靶材消耗后露出背铜板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种靶材使用检测系统的示意图；

图4为图3中靶材的爆炸图；

图5为图4中G-G方向的剖视图；

图6为图4中H-H方向的剖视图；

图7为本发明实施例提供的一种靶材使用检测方法的流程图。

具体实施方式

在溅射镀膜过程中，通常采用设定靶材寿命值的方法来预防靶材使用过量，而靶材寿命值通常是经验所得，再加上设备的差异性，造成靶材使用过量，引入杂质粒子，影响所镀膜层的性能；或靶材使用不充分造成浪费，增加生产成本；因此，采用上述方法来不能很好的预防靶材使用过量，从而影响溅射镀膜的合格率。

有鉴于此，本发明提供了一种靶材使用检测系统，包括：靶材，且在所述靶材的背板上设置有至少一个具有凹槽的凸台和与所述凹槽连通的导气通道，所述凸台被所述靶材的靶胚和连接部密封；与所述导气通道连通的流量计，用于监测所述导气通道和凹槽中的气体是否流动；以及与所述流量计信号连接的溅射设备的自锁装置，用于获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。利用流量计监测充入导气通道和凹槽中的气体是否流动，当靶材被击穿时，气体会在靶材的导气通道中流动，流量计显示流量，自锁装置启动，使溅射设备停止工作。因此，使用本发明提供的靶材使用检测系统和方法，可以有效的预防靶材使用过量，从而提高溅射镀膜工序产品的合格率。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。

如图3、图4、图5、图6所示，本发明实施例提供了一种靶材使用检测系统，包括：靶材1，与靶材1中的导气通道41连通的流量计2，以及与流量计2信号连接的溅射设备的自锁装置（图中未画出）；其中，

靶材1包括：背板40、靶胚50以及将靶胚50固定在背板40上的连接部60，其中，在背板40表面设定位置具有至少一个具有凹槽71的凸台70和与凹槽71连通的导气通道41，且凸台70被靶胚50和连接部60密封。

在本实施例中，背板40表面设定位置具有两个凸台70，且在下面的凸台70上设置有槽口被靶胚50和连接部60密封的凹槽71；其中设定位置指的是：通常在靶材溅射过程中，因高能离子束的轰击方向等原因，在靶材的上下两端各有一个区域的靶胚50消耗的最快，如图2所示的A和B两个区域，在这两个区域的靶胚最先被溅射透，因此设定位置一般是靶胚50易溅射透区与背板对应的区域。

值得一提的是，在本实施例中，仅在其中一个凸台70上设置有凹槽71，是因上下凸台位置对应的靶胚消耗速度基本相同，即在这两个位置的靶胚会同时被击穿，因此，为了减少制作成本，只在其中一个凸台70上设置有凹槽71，另一凸台的作用在于保持靶胚50与背板40平行；当然也可以在两个凸台上都设置有凹槽。

上述流量计2用于监测充入导气通道41和凹槽71中的工艺气体氩气（Ar）是否流动，初始时，因凹槽71的槽口被密封，氩气在导气通道中不流动时，流量计不显示流量；当靶胚50被击穿时，氩气从凹槽71的槽口泄露，流量计50显示流量。

上述自锁装置，用于获取流量计2的状态，即获取流量计2是显示流量读数或不显示流量读数，当流量计显示流量时，自锁装置启动，使溅射设备停止工作。

使用时，上述靶材的导气通道41和凹槽71中充入工艺气体氩气（Ar），用流量计监测充入靶材的导气通道41和凹槽71中的氩气（Ar）是否流动；初始时，因凹槽71的槽口被靶胚和连接部密封，氩气（Ar）在导气通道和凸台凹槽不能流动，流量计没有流量显示；在工作一段时间之后，靶胚被击穿，氩气（Ar）会从槽口流出，导气通道中的氩气（Ar）流动，流量计有流量显示，此时自锁装置启动，使溅射设备停止工作，更换靶材。因此，与现有技术相比，使用本发明提供的靶材使用检测系统，可以有效的预防靶材使用过量，从而提高溅射镀膜工序产品的合格率。

继续参见图2和图6，因靶胚50的易溅射透区A和B一般是椭圆形区域，且长轴与靶胚50的长度方向平行，因此，为了增强尽早发现靶材使用过量，优选地，凸台70为长方体块，且长方体块的长度方向与背板40或靶胚50的长度方向垂直；也就是说，凸台40的长度方向与椭圆形易溅射透区A和B的长轴垂直。

因工艺要求，连接部60一般很薄，为了保证对槽口的密封效果，较佳地，上述凸台70相对于背板40的高度为0.5~1mm。

为了简化靶材的结构，优选地，上述凸台70与背板40为一体化结构。

因高能离子束不断轰击靶材，会使靶材的温度不断升高，为了保持溅射镀膜工艺稳定性，如图3所示，优选地，背板40还包括设置在背板40内部冷却水管路42，通过冷却水将热能带走，将靶材温度控制在一定范围内。

优选地，上述连接部60的材质为铟或铟锡合金，通常采用邦定（Bonding）工艺将背板40和靶胚50固定为一体。

值得一提的是，上述靶胚50可以为铝（Al）、铜（Cu）、铬（Cr）、钼（Mo）、镍（Ni）钽（Ta）或钛（Ti）等纯金属，也可以为镍-铬（Ni-Cr）、钴-镍（Co-Ni）等合金，以及氧化物、硅化物、碳化物等化合物。

如图7所示，本发明同时还提供了一种靶材使用检测方法，包括：

步骤101，流量计监测充入靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体；

步骤102，自锁装置获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。

更具体地说，首先在上述靶材的导气通道和凸台凹槽中充入工艺气体，然后用流量计监测充入靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体是否流动；初始时，因凸台中凹槽的槽口被靶胚和连接部密封，工艺气体在导气通道和凹槽不能流动，此时流量计没有流量显示；在工作一段时间之后，靶胚被击穿，工艺气体会从槽口流出，导气通道中的工艺气体流动，流量计有流量显示，此时，自锁装置启动，使溅射设备停止工作，更换靶材。因此，与现有技术相比，使用本发明提供的靶材使用检测系统，可以有效的预防靶材使用过量，从而提高溅射镀膜工序产品的合格率。

综上所述，采用本发明提供的靶材使用检测系统和方法，可以有效的预防靶材使用过量，从而提高溅射镀膜工序产品的合格率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种靶材使用检测系统，其特征在于，包括：

靶材，所述靶材的背板上设置有至少一个具有凹槽的凸台和与所述凹槽连通的导气通道，所述凸台被所述靶材的靶胚和连接部密封；

与所述导气通道连通的流量计，用于监测所述导气通道和凹槽中的气体是否流动；

以及与所述流量计信号连接的溅射设备的自锁装置，用于获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。

2.如权利要求1所述的靶材使用检测系统，其特征在于，所述凸台为长方体块，且所述长方体块的长度方向与所述背板的长度方向垂直。

3.如权利要求2所述的靶材使用检测系统，其特征在于，所述凸台相对于所述背板的高度为0.5～1mm。

4.如权利要求3所述的靶材使用检测系统，其特征在于，所述凸台与所述背板为一体化结构。

5.如权利要求1所述的靶材使用检测系统，其特征在于，所述背板内部还设置有冷却水管路。

6.如权利要求1所述的靶材使用检测系统，其特征在于，所述靶材的连接部的材质为铟或铟锡合金。

7.一种靶材使用检测方法，其特征在于，包括：

流量计监测充入靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体是否流动，其中，靶材的背板上设置有至少一个具有凹槽的凸台和与所述凹槽连通的导气通道，所述凸台被所述靶材的靶胚和连接部密封，当所述靶材的靶胚被击穿时，填充在所述靶材的导气通道和凸台凹槽中的工艺气体从所述凸台凹槽口泄露，所以流量计显示流量；

自锁装置获取所述流量计的状态，并当所述流量计显示流量时启动，使溅射设备停止工作。