CN106844998B - 一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法和装置。其中，所述方法包括：获得材料片的性能参数的测量值，根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数；其中，所述材料片用于形成所述薄膜器件，所述均匀性参数反应所述薄膜器件的性能指标。本发明实施例提供的技术方案，根据材料片的均匀性参数可以清楚地了解目前薄膜材料或者集成器件处于产业化工艺制程开发的哪个阶段，为产品的开发提供指导方向。也可根据均匀性参数判断薄膜材料和集成器件的产业化可行性，为电子产品从核心技术开发到产业化开发提供了指标参数，利于更加科学和准确判定电子薄膜材料和集成器件产业化的可行性。

Description

一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及电子材料和器件制造领域，尤其涉及一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法和装置。

背景技术

电子薄膜材料与集成电子产品涉及电子行业的诸多领域，在当今国民生活中占有极其重要的比重。具体来说，集成电路芯片、薄膜太阳能电池、LED和OLED发光芯片、TFT等光电器件在内的诸多产品都属于这类产品。这类产品在制造过程中均涉及薄膜加工制程，即薄膜制备制程、离子注入等薄膜干预制程以及蚀刻等薄膜剥离制程。近年来，包括宽禁带半导体材料，新型二维导电材料石墨烯等新型电子薄膜材料也在不断研究发展中，推动集成薄膜器件产业不断发展。

为了满足应用市场的实际需求，在制备电子薄膜材料与集成电子产品过程中必须满足产业化大规模生产、降低成本、提高产品良率及生产速度、产品满足环境可靠性测试等要求。各类新型电子薄膜材料和新颖的集成器件设备制程技术从开发阶段向大规模产业化应用推进过程中，需要确定各类新型电子薄膜材料和新颖的集成器件是否适合产业化生产。

发明内容

本发明提供一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法和装置，以获得薄膜器件产业化生产可行性参数，指导薄膜器件开发和生产，利于准确判断薄膜器件的产业化可行性。

第一方面，本发明实施例提供了一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法，该方法包括：

获得材料片的性能参数的测量值；

根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数；

其中，所述材料片用于形成所述薄膜器件，所述均匀性参数反应所述薄膜器件的性能指标。

进一步的，所述获得材料片的性能参数的测量值，包括：

随机抽取n批材料片；

从每批中选取m片材料片；

随机测量所述m片中每片材料片上的k个点得到同一种性能参数的测量值；

其中，n、m和k均为大于等于1的整数。

进一步的，所述材料片的性能参数包括且不限于如下需要在产业化制造过程中保持一致性的重要指标：

所述材料片的膜厚、薄膜翘曲度及内部应力、透射率、反射率、折射率、掺杂浓度、刻蚀深度、线宽和导电性中的至少一种。

进一步的，所述均匀性参数包括：片内均匀性、片间均匀性、批间均匀性、制程维护间均匀性、设备间均匀性和整体均匀性中的至少一种；

其中，所述整体均匀性为所述片内均匀性、所述片间均匀性、所述批间均匀性、所述制程维护间均匀性和所述设备间均匀性中的至少两个的乘积。

进一步的，所述片内均匀性的计算公式为：

A＝[1-(Max1-Min1)/(Max1+Min1)]*100％；

其中，A表示片内均匀性，Max1为对一片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min1为对所述材料片测量得到的同一性能参数的最小值。

进一步的，所述片间均匀性的计算公式如下：

B＝[1-(Max2-Min2)/(Max2+Min2)]*100％；

其中，B表示片间均匀性，Max2为对一批材料片中随机抽取的m1片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min2对所述每批m1片材料片测量得到的同一性能参数的最小值，m1为大于等于1的整数。

进一步的，所述批间均匀性的计算公式如下：

C＝[1-(Max3-Min3)/(Max3+Min3)]*100％；

其中，C表示批间均匀性，Max3为对至少两批材料片中测量得到的同一性能参数的最大值，Min3对所述至少两批材料片测量得到的同一性能参数的最小值。

进一步的，所述制程维护间均匀性的计算公式如下：

D＝[1-(Max4-Min4)/(Max4+Min4)]*100％；

其中，D表示制程维护间均匀性，Max4为随机抽取生产设备维护前和维护后生产的两个批次的材料片，测量所述两个批次的材料片得到的同一性能参数的最大值，Min4为测量所述两个批次的材料片测量得到的同一性能参数的最小值。

进一步的，所述设备间均匀性的计算公式如下：

E＝[1-(Max5-Min5)/(Max5+Min5)]*100％；

其中，E表示设备间均匀性，Max5为抽取至少两台(套)生产设备，随机选取所述至少两台(套)设备生产设备中每台(套)生产设备生产的一批材料片，测量选取的各批材料片得到的同一性能参数的最大值，Min5对测量所述各批材料片得到的同一性能参数的最小值。

进一步的，根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数之后，还包括：

判断所述均匀性参数是否满足预设指标。

第二方面，本发明实施例还提供了一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取装置，该装置包括：

性能参数值获取单元，用于获得材料片的性能参数的测量值；

均匀性参数确定单元，用于根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数；

其中，所述材料片用于形成所述薄膜器件，所述均匀性参数反应所述薄膜器件的性能指标。

本发明实施例提供的技术方案，通过获取影响薄膜材料开发和集成器件设备制程技术产业化可行性的均匀性参数，获得的均匀性参数可代表产品工艺制程的各个阶段比较关心的指标，通过计算获得均匀性参数，根据均匀性参数可以清楚地了解目前薄膜材料或者集成器件处于产业化工艺制程开发的哪个阶段，为产品的开发提供指导方向。也可根据均匀性参数判断薄膜材料和集成器件的产业化可行性，为电子产品从核心技术开发到产业化开发提供了指标参数，利于更加科学和准确判定电子薄膜材料和集成器件产业化的可行性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法的流程图示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法的流程图示意图；

图3是本发明实施例提供的一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法的流程图示意图。本实施例可适用于获取电子薄膜材料或集成器件设备的产业化可行性参数，判断电子薄膜材料或集成器件设备是否适合产业化生产的情况。参见图1，本发明实施例提供的薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法包括：

S110、获得材料片的性能参数的测量值。

材料片可以是一种薄膜材料形成的薄膜片，可用于形成薄膜器件，例如用于形成集成器件。示例性的，可沉积薄膜材料形成一薄膜层，形成的薄膜层为材料片，进一步刻蚀材料片形成薄膜器件。材料片的性能参数可反映该种材料的性能，材料片的性能参数可以是材料片的膜厚、薄膜翘曲度及内部应力、透射率、反射率、折射率、掺杂浓度、刻蚀深度、线宽和导电性等参数。上述举例并不是对薄膜片性能参数的限制，上述性能参数可以是材料片的任意性能参数，可以是材料片的一种或者两种及两种以上的性能参数。材料片的性能参数可以是在制作薄膜器件过程中关注的参数，例如当使用材料片制作薄膜晶体管(TFT)器件时，关注材料片的导电性，可获得材料片的导电性的测量值，在材料片制作反射电极使用时，关注材料片的反射率，可获得材料片的反射率的测量值。

在本发明实施例中，获得材料片的性能参数的测量值，包括：随机抽取n批材料片，从每批中选取m片材料片，随机测量m片中每片材料片上的k个点得到的同一种性能参数的测量值。其中，n、m和k均为大于等于1的整数。n、m和k可以根据不同的材料片进行设置，具体可以根据需要测量的参数和材料片的尺寸等进行设置。例如对于6寸的晶元，可在每片上选取9个点随机测量其性能参数值。

S120、根据性能参数的测量值确定材料片的均匀性参数。

其中，材料片可用于形成薄膜器件，均匀性参数反应薄膜器件的性能指标。

材料片的均匀性参数在对材料片的基础研究阶段、技术开发阶段以及产业化制造阶段起着至关重要的作用，材料片的均匀性参数可反应薄膜材料和薄膜器件的重要性能指标以及稳定性和可靠性。在本发明实施例中，材料片的均匀性参数可包括片内均匀性、片间均匀性、批间均匀性、制程维护间均匀性、设备间均匀性和整体均匀性中的至少一种；整体均匀性为片内均匀性、片间均匀性、批间均匀性、制程维护间均匀性和设备间均匀性中的至少两个的乘积。

具体地，在本发明实施例中，片内均匀性的计算公式可采用如下公式：

A＝[1-(Max1-Min1)/(Max1+Min1)]*100％；

其中，A表示片内均匀性，Max1为对一片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min1为对材料片测量得到的同一性能参数的最小值。例如对于一片材料片，随机选取其上的36个点测量其导电性，得到36个测量值，Max1为36个值中的最大值，Min1为36个值中的最小值。

片间均匀性的计算公式可采用如下公式：

B＝[1-(Max2-Min2)/(Max2+Min2)]*100％；

其中，B表示片间均匀性，Max2为对一批材料片中随机抽取的m1片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min2对每批m1片材料片测量得到的同一性能参数的最小值，m1为大于等于1的整数。

批间均匀性的计算公式可采用如下公式：

C＝[1-(Max3-Min3)/(Max3+Min3)]*100％；

其中，C表示批间均匀性，Max3为对至少两批材料片中测量得到的同一性能参数的最大值，Min3对至少两批材料片测量得到的同一性能参数的最小值。例如，随机抽取两批材料片，从每批材料片各随机抽取m2片材料片，然后随机测量抽取的2*m2片材料片的同一性能参数，Max3为测量同一性能参数中的最大值，Min3为测量同一性能参数中的最小值。

制程维护间均匀性的计算公式可采用如下公式：

D＝[1-(Max4-Min4)/(Max4+Min4)]*100％；

其中，D表示制程维护间均匀性，完成集成器件的制造过程可包括至少一个制程，例如经过真空蒸镀室进行蒸镀为一个制程，在沉积形成一层薄膜层之后，对薄膜层进行黄光刻蚀处理也为一个制程。Max4为随机抽取生产设备维护前和维护后生产的两个批次的材料片，测量两个批次的材料片得到的同一性能参数的最大值，Min4为测量两个批次的材料片测量得到的同一性能参数的最小值。例如，在对生产设备A维护前，随机抽取生产设备A生产的一批材料片，从中选取m片材料片，随机测量m片中每片材料片上的k个点的反射率，共m*k个测量值；在对生产设备A维护后，随机抽取生产设备A生产的一批材料片，从中选取m片材料片，随机测量m片中每批材料片上的k个点的反射率，共m*k个测量值。Max4为前后2m*k个测量值中的最大值，Min4为前后2m*k个测量值中的最小值。

设备间均匀性的计算公式可采用如下公式：

E＝[1-(Max5-Min5)/(Max5+Min5)]*100％；

其中，E表示设备间均匀性，Max5为抽取至少两台(套)生产设备，随机选取至少两台(套)设备生产设备中每台(套)生产设备生产的一批材料片，测量选取的各批材料片得到的同一性能参数的最大值，Min5对测量各批材料片得到的同一性能参数的最小值。

其中，整体均匀性为片内均匀性、片间均匀性、批间均匀性、制程维护间均匀性和设备间均匀性中的至少两个的乘积。例如，均匀性参数I＝A*B*C*D*E。

片内均匀性、片间均匀性和批间均匀性反映了材料片或者薄膜器件的技术稳定性、工艺稳定性及制造材料片或者薄膜器件的设备的稳定性。一般为研发部门，生产企业最为关心的均匀性指标。在大规模生产过程中，涉及到多台设备，长时间(多个设备维护周期)过程中生产产品。制程维护间均匀性，以及设备间均匀性则集中反应了设备制程维护之间以及不同制程设备之间的参数稳定性，集中体现了设备制造的硬件平台控制能力。

对于仍处于前期研发阶段的薄膜材料及制程，一般普遍关心片内均匀性或片间均匀性。片内均匀性较高则表明该工艺及制程的形成的单片面积内平面均匀性较高。片间均匀性则表明工艺的整体均匀性及工艺窗口的大小。片内均匀性或片间均匀性的高低代表着技术可行性和单机台工艺窗口的大小。

作为需要大规模批量生产的电子材料产品，批间均匀性至关重要，批间均匀性代表批量生产工艺稳定性及生产设备运行期间稳定性。制程维护间均匀性和设备间均匀性两个指标则是设备供应商普遍关心的指标，制程维护间均匀性代表着设备的维护的难易程度以及部件的稳定性。设备间均匀性代表设备供应商的设备加工能力和设备部件控制能力，作为设备使用者一般会要求设备供应商最大程度的证实其设备机台之间的一致性，将设备间均匀性作为设备验收的一个重要指标。

整体均匀性I作为电子薄膜材料开发，集成器件设备制程技术产业化可行性的重要指标，是一个综合性的指标，可直接用于判断电子薄膜材料和/或集成器件是否适合产业化生产。

在本发明实施例中，通过获取影响电子薄膜材料开发和薄膜器件设备制程技术产业化可行性的均匀性参数，由于均匀性参数可代表产品工艺制程的各个阶段的重要指标，根据各均匀性参数可以清楚地了解目前材料片或者集成器件处于产业化工艺制程开发的哪个阶段，判断各个阶段制作出产品的可靠性，为产品的开发提供指导方向。也可根据均匀性参数判断电子薄膜材料和集成器件的产业化可行性，为电子产品从核心技术开发到产业化开发提供了指标参数，利于更加科学和准确判定电子薄膜材料和集成器件产业化的可行性。

图2是本发明实施例提供的另一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法的流程图示意图。在本发明任意实施例的基础上，根据性能参数的测量值确定材料片的均匀性参数之后，还包括：判断均匀性参数是否满足预设指标。具体地，该方法包括：

S210、获得材料片的性能参数的测量值。

S220、根据性能参数的测量值确定材料片的均匀性参数。

S230、判断均匀性参数是否满足预设指标。

在得到材料片的均匀性参数之后，可以根据下面的表格判断各均匀性参数释放满足预设指标。

根据上述表格可知，在薄膜材料和/或者集成器件满足产业化生产(量产)时，需要各个均匀性参数尽可能的高。假设A，B，C，D＝90％，E为99％，则I仅为65％，即批量量产性仍较低。一般大规模生产要求设备间均匀性及设备维护间均匀性要大于98％以上才符合大规模长时间生产的制程能力要求。在此基础上，如A＝97％，B＝96％，C＝95％，D＝98％，E＝99％，则I＝85.8％。从批量大规模制程稳定性考虑，I≥80％，整个工艺、技术、设备及制程才具有可量产性，I低于80％则需要对某一项较低的指标进行有针对性的优化。

本发明实施例提供的技术方案，在获得影响电子薄膜材料开发，集成器件设备制程技术产业化可行性的参数之后，判断这些参数是否满足预设指标，即根据均匀性参数在预设指标的那个阶段，判断电子薄膜材料和/或集成器件是否适合产业化生产。为电子产品从核心技术开发到产业化开发提供了指标参数，使判断更加科学化。另外，通过将各均匀参数与预设指标进行比对，可确定各均匀性参数位于哪个阶段，可以清楚了解产品目前处在的开发阶段，为电子薄膜材料开发以及集成器件设备制程技术产业化提供改进方向。获得个均匀性参数之后，可以清楚了解目前产品的性能指标，为进一步的开发提供指导作用。

图3是本发明实施例提供的一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取装置的结构示意图。参见图3，该装置包括：

性能参数值获取单元310，用于获得材料片的性能参数的测量值。

均匀性参数确定单元320，用于根据性能参数的测量值确定材料片的均匀性参数。

其中，材料片用于形成薄膜器件，均匀性参数反应薄膜器件的性能指标。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取方法，其特征在于，包括：

获得材料片的性能参数的测量值；

根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数；

其中，所述材料片用于形成所述薄膜器件，所述均匀性参数反应所述薄膜器件的性能指标；

所述均匀性参数包括：片内均匀性、片间均匀性、批间均匀性、制程维护间均匀性、设备间均匀性和整体均匀性中的至少一种；

其中，所述整体均匀性为所述片内均匀性、所述片间均匀性、所述批间均匀性、所述制程维护间均匀性和所述设备间均匀性中的至少两个的乘积；

所述片内均匀性的计算公式为：A＝[1-(Max1-Min1)/(Max1+Min1)]*100％；

其中，A表示片内均匀性，Max1为对一片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min1为对所述材料片测量得到的同一性能参数的最小值；

所述片间均匀性的计算公式如下：B＝[1-(Max2-Min2)/(Max2+Min2)]*100％；

其中，B表示片间均匀性，Max2为对一批材料片中随机抽取的m1片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min2对所述m1片材料片测量得到的同一性能参数的最小值，m1为大于等于1的整数；

所述批间均匀性的计算公式如下：C＝[1-(Max3-Min3)/(Max3+Min3)]*100％；

其中，C表示批间均匀性，Max3为对至少两批材料片中测量得到的同一性能参数的最大值，Min3对所述至少两批材料片测量得到的同一性能参数的最小值；

所述制程维护间均匀性的计算公式如下：

D＝[1-(Max4-Min4)/(Max4+Min4)]*100％；

其中，D表示制程维护间均匀性，Max4为随机抽取生产设备维护前和维护后生产的两个批次的材料片，测量所述两个批次的材料片得到的同一性能参数的最大值，Min4为测量所述两个批次的材料片测量得到的同一性能参数的最小值；

所述设备间均匀性的计算公式如下：

E＝[1-(Max5-Min5)/(Max5+Min5)]*100％；

其中，E表示设备间均匀性，Max5为抽取至少两台/套生产设备，随机选取所述至少两台/套生产设备中每台/套生产设备生产的一批材料片，测量选取的各批材料片得到的同一性能参数的最大值，Min5对测量所述各批材料片得到的同一性能参数的最小值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得材料片的性能参数的测量值，包括：

随机抽取n批材料片；

从每批中选取m片材料片；

随机测量所述m片中每片材料片上的k个点得到同一种性能参数的测量值；

其中，n、m和k均为大于等于1的整数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料片的性能参数包括：所述材料片的膜厚、薄膜翘曲度及内部应力、透射率、反射率、折射率、掺杂浓度、刻蚀深度、线宽和导电性中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数之后，还包括：

判断所述均匀性参数是否满足预设指标。

5.一种薄膜器件产业化生产可行性参数获取装置，其特征在于，包括：

性能参数值获取单元，用于获得材料片的性能参数的测量值；

均匀性参数确定单元，用于根据所述性能参数的测量值确定所述材料片的均匀性参数；

其中，所述材料片用于形成所述薄膜器件，所述均匀性参数反应所述薄膜器件的性能指标；

所述均匀性参数包括：片内均匀性、片间均匀性、批间均匀性、制程维护间均匀性、设备间均匀性和整体均匀性中的至少一种；

其中，所述整体均匀性为所述片内均匀性、所述片间均匀性、所述批间均匀性、所述制程维护间均匀性和所述设备间均匀性中的至少两个的乘积；

所述片内均匀性的计算公式为：A＝[1-(Max1-Min1)/(Max1+Min1)]*100％；

其中，A表示片内均匀性，Max1为对一片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min1为对所述材料片测量得到的同一性能参数的最小值；

所述片间均匀性的计算公式如下：B＝[1-(Max2-Min2)/(Max2+Min2)]*100％；

其中，B表示片间均匀性，Max2为对一批材料片中随机抽取的m1片材料片测量得到的同一性能参数的最大值，Min2对所述m1片材料片测量得到的同一性能参数的最小值，m1为大于等于1的整数；

所述批间均匀性的计算公式如下：C＝[1-(Max3-Min3)/(Max3+Min3)]*100％；

其中，C表示批间均匀性，Max3为对至少两批材料片中测量得到的同一性能参数的最大值，Min3对所述至少两批材料片测量得到的同一性能参数的最小值；

所述制程维护间均匀性的计算公式如下：

D＝[1-(Max4-Min4)/(Max4+Min4)]*100％；

其中，D表示制程维护间均匀性，Max4为随机抽取生产设备维护前和维护后生产的两个批次的材料片，测量所述两个批次的材料片得到的同一性能参数的最大值，Min4为测量所述两个批次的材料片测量得到的同一性能参数的最小值；

所述设备间均匀性的计算公式如下：

E＝[1-(Max5-Min5)/(Max5+Min5)]*100％；

其中，E表示设备间均匀性，Max5为抽取至少两台/套生产设备，随机选取所述至少两台/套生产设备中每台/套生产设备生产的一批材料片，测量选取的各批材料片得到的同一性能参数的最大值，Min5对测量所述各批材料片得到的同一性能参数的最小值。

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