CN115558898A - 一种提高靶材利用率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高靶材利用率的方法,所述方法包括提供带有PLC程序控制的磁控溅射装置,所述磁控溅射装置包括被成膜基板、与所述被成膜基板相对设置的靶材、设置在所述靶材远离所述被成膜基板一侧的磁铁、分别位于所述磁铁左右两端用于识别所述磁铁位置的一组第一感应器,所述第一感应器之间的距离为a,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,所述方法还包括沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置有第二感应器,所述第二感应器之间的距离b满足:0.88a≤b<a,所述磁铁按照在所述第一感应器之间做左右复往运动、在所述第二感应器之间做左右复往运动的顺序依次循环。
Description
技术领域
本发明涉及磁性溅射沉积技术领域,特别是涉及一种提高靶材利用率的方法。
背景技术
随着液晶电视、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品的普及,显示屏的市场需求也日益加大。为了满足市场需求,近年以来国内的显示屏面板生产厂家开始大面积投产,市场竞争逐步激烈。同时,用于生产显示屏面板的原材料还在不断的涨价。为了应对日益激烈的市场竞争和原材料价格飙升的现状,显示屏面板生产厂商在生产制造过程中进行合理的成本控制是十分必要的。
目前G4.5及以下世代线的显示屏面板的磁控溅射生产设备,基本上都是单磁铁扫描设备,该类型设备的缺点是靶材利用率普遍小于30%。具体地,在磁控溅射镀膜过程中,如图1所示,磁铁扫描是一个磁铁由静止到加速至一定速度,再进行减速的过程,即磁铁在运行路径的两个起点位置处速度较低,在这种情况下,在靶材上对应于磁铁运行路径的两个起点位置处的区域被刻蚀的程度会更大,形成如图2所示的一组“跑道”,对使用过后的靶材进行剩余厚度测量,如图3所示,可以看到在靶材上跑道位置对应的剩余厚度明显小于其他位置。当跑道位置的被刻蚀深度越大,靶材被击穿的概率就越大,而一旦靶材被击穿就无法再继续使用,必须对整个靶材进行更换,鉴于此,有必要寻求一种提高靶材利用率的方法,减小跑道位置的靶材消耗量以改善靶材利用率低的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题,本发明提供一种提高靶材利用率的方法,所述方法包括提供带有PLC程序控制的磁控溅射装置,所述磁控溅射装置包括被成膜基板、与所述被成膜基板相对设置的靶材、设置在所述靶材远离所述被成膜基板一侧的磁铁、分别位于所述磁铁左右两侧用于识别所述磁铁位置的一组第一感应器,所述第一感应器之间的距离为a,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,所述方法还包括沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置有第二感应器,所述第二感应器之间的距离b满足:0.88a≤b<a,所述磁铁按照在所述第一感应器之间做左右复往运动、在所述第二感应器之间做左右复往运动的顺序依次循环。
进一步地,所述0.88a的值不小于所述被成膜基板的宽度。
进一步地,沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置有一组所述第二感应器。
进一步地,对所述PLC程序进行修改,包括:当所述磁控溅射装置识别出第m块所述被成膜基板,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,当所述磁控溅射装置识别出第n块所述被成膜基板,所述磁铁在所述第二感应器之间做左右复往运动,m为奇数,n为偶数。
进一步地,沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置两组所述第二感应器,第一组所述第二感应器之间的距离为b,第二组所述第二感应器之间的距离为c,b、c满足:0.88a≤c<b<a。
进一步地,对所述PLC程序进行修改,包括:当所述磁控溅射装置识别出第M块所述被成膜基板,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,当所述磁控溅射装置识别出第N块所述被成膜基板,所述磁铁在第一组所述第二感应器之间做左右复往运动,当所述磁控溅射装置识别出第S块所述被成膜基板,所述磁铁在第二组所述第二感应器之间做左右复往运动,M等于3x-2,N等于3y-1,S为3z,x、y、z均为正整数。
相比于现有技术,本发明的技术方案至少存在以下有益效果:本发明在一组第一感应器之间增设了若干组第二感应器,通过对PLC程序进行修改,使得磁铁可按照在第一感应器之间做左右复往运动、在第二感应器之间做左右复往运动的顺序依次循环,使得靶材上跑道的组数增加,减少了现有技术中靶材上形成的单组跑道的被刻蚀深度,有效地改善了靶材的利用率。
附图说明
附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为现有磁控溅射设备中磁铁扫描的速度示意图;
图2为靶材上形成跑道的照片;
图3为使用过后的靶材进行剩余厚度测量的测试数据图;
图4为一实施例提供的磁控溅射设备的示意图;
图5为一实施例提供的靶材上形成多组跑道的示意图;
附图标记说明:10-磁控溅射装置、11-被成膜基板、12-靶材、13-第一感应器、14-第二感应器、15-磁铁。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
现有的磁控溅射设备一般采用PLC可编程控制器控制设备,PLC(ProgrammableLogic Controller,可编程逻辑控制器)是一种专门为在工业环境下应用而设计的以微处理器为基础的新一代工业自动控制装置。PLC采用一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。因此,带有PLC程序控制的磁控溅射设备不但可以对镀膜设备进行自动控制而使产品达到更高的要求,也能够对系统进行实时监控,在出现特殊情况时进行报警和检查故障。本发明中所使用的带有PLC程序控制的磁控溅射装置中,感应器是指感应磁铁运动位置(磁铁运动位置可理解为磁铁的扫描行程或者磁铁的运行路径)的光感感应器,主要作用是为磁铁扫描运动的起点和终点作定位,磁控溅射装置可通过感应器对磁铁的运动位置进行识别并做出判断,PLC程序可以对磁铁的运动距离、运动速度等参数进行控制以及修改。
为了改善在现有磁控溅射设备中因靶材上对应于磁铁运行路径的两个起点位置处的区域易形成跑道造成靶材被击穿而使得靶材利用率低的问题,本发明提供了一种提高靶材利用率的方法,包括提供带有PLC程序控制的磁控溅射装置,如图4所示,磁控溅射装置10包括了被成膜基板11、与被成膜基板11相对设置的靶材12、设置在靶材12远离被成膜基板11一侧的磁铁15、第一感应器13以及第二感应器14,磁铁15所在的高度高于第一感应器13以及第二感应器14所在高度以避免感应器阻碍磁铁15的左右复往运动,第一感应器13之间的距离为a,第二感应器14之间的距离为b,b满足:0.88a≤b<a,磁铁15按照在第一感应器13之间做左右复往运动、在第二感应器14之间做左右复往运动的顺序依次循环。如此,磁铁15在第一感应器13之间做左右复往运动时会形成一组跑道,在第二感应器14之间做左右复往运动时会形成另一组跑道,即在靶材12上跑道的组数增加,可以减少原本单组跑道的被刻蚀深度,使得靶材12较为均匀地被消耗,从而有效地提高靶材12的利用率。
在磁控溅射装置10上增设第二感应器14后,磁铁15可在第二感应器之间14做左右复往运动,在确保被成膜基板11的成膜效果及成膜均匀性的前提下,发明人经过多次试验验证,第二感应器14之间的距离b需要满足:0.88a≤b<a,0.88a的值不小于被成膜基板11的宽度。当b<0.88a,被成膜基板11上形成的薄膜上存在空隙等缺陷,薄膜的均匀性差,使得形成的薄膜不能达到工艺标准的要求。
在一实施例中,磁控溅射装置10中设有一组第一感应器13和一组第二感应器14,可参见图4,第二感应器14设置在第一感应器13之间,具体地,第一感应器13之间的距离为960mm,第二感应器14之间的距离为848mm。在增设了第二感应器14的情况下磁铁15不仅可在第一感应器13之间运动,还可在第二感应器14之间运动,即磁铁15有两条运行路径,为了使得磁铁15按照在第一感应器13之间做左右复往运动、在第二感应器14之间做左右复往运动的顺序依次循环,需要对原有的PLC程序进行修改,具体包括:当磁控溅射装置10识别出第一块被成膜基板11时,磁铁15在第一感应器13之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第二块被成膜基板11时,磁铁15在第二感应器14之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第三块被成膜基板11时,磁铁15又回到第一感应器13之间做左右复往运动,以此类推,即当磁控溅射装置10识别出第m块被成膜基板11时,磁铁15在第一感应器13之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第n块被成膜基板11时,磁铁15在第二感应器14之间做左右复往运动,其中,m为奇数、n为偶数。
第二感应器14之间的距离相比于第一感应器13之间的距离更短,这意味着磁铁15在第二感应器14之间运行距离会更短,而磁铁15的运行参数,比如运行距离和运行速度会影响被成膜基板11的成膜效果,在第一感应器13之间的距离、第二感应器14之间距离确定的情况下,需要对磁铁15运行速度进行调整以确保被成膜基板11的成膜效果。在磁控溅射装置10中具有指定的用于控制磁铁15运行参数的可编辑菜单,可通过对该可编辑菜单进行编辑使得磁铁15在不同的位置具有预设的运行速度,比如,磁铁15在第一感应器13之间的运行参数称为第一运行参数,磁铁15在第二感应器14之间的运行参数称为第二运行参数,第一运行参数保持不变,第二运行参数以第一运行参数为参照并作出适应性的修改,具体地,第一运行参数见表1,第二运行参数见表2,第二运行参数中其速度参数与第一运行参数保持了一致,仅在位置参数上进行了适应性的修改,特别说明的是,第二运行参数中的位置参数可按照第一运行参数进行一定比例的缩放,也可进行适应性修改以达到被成膜基板11的成膜要求以及成膜效果的一致性。在磁控溅射装置10上增设第二感应器14后,如图5所示,使用后的靶材12上会形成两组跑道,这可以减少原本单组跑道的被刻蚀深度,使得靶材12较为均匀地被消耗,从而有效地提高靶材12的利用率。
表1
位置(mm) | 15 | 50 | 200 | 480 | 760 | 910 | 945 | 960 |
速度(mm/s) | 240 | 330 | 360 | 340 | 360 | 330 | 240 | 10 |
表2
位置(mm) | 15 | 25 | 144 | 424 | 704 | 823 | 833 | 848 |
速度(mm/s) | 240 | 330 | 360 | 340 | 360 | 330 | 240 | 10 |
在另一实施例中,磁控溅射装置10中设有一组第一感应器13和两组第二感应器14,第一感应器13之间的距离为a,第一组第二感应器14之间的距离为b,第二组第二感应器14之间的距离为c,b、c满足:0.88a≤c<b<a,0.88a的值不小于被成膜基板11的宽度。即由靶材12中心往边缘方向依次设有第二组第二感应器14、第一组第二感应器14、第一感应器13。
在这种情况下,磁铁15有三条运行路径,为了使得磁铁15按照在第一感应器13之间做左右复往运动、在第一组第二感应器14之间做左右复往运动、在第二组第二感应器14之间做左右复往运动的顺序依次循环,需要对原有的PLC程序进行修改,具体包括:当磁控溅射装置10识别出第一块被成膜基板11时,磁铁15在第一感应器13之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第二块被成膜基板11时,磁铁15在第一组第二感应器14之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第三块被成膜基板11时,磁铁15在第二组第二感应器14之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第四块被成膜基板11时,磁铁15又回到第一感应器13之间做左右复往运动,以此类推,即当磁控溅射装置10识别出第M块被成膜基板11,磁铁15在第一感应器13之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第N块被成膜基板11,磁铁15在第一组第二感应器14之间做左右复往运动,当磁控溅射装置10识别出第S块被成膜基板11,磁铁15在第二组第二感应器14之间做左右复往运动,M等于3x-2,N等于3y-1,S为3z,x、y、z均为正整数。
在这种情况下,磁铁15在第一感应器13之间的运行参数称为第一运行参数,在第一组第二感应器14之间的运行参数称为第二运行参数,在第二组第二感应器14之间的运行参数称为第三运行参数,为了满足被成膜基板11的成膜要求以及成膜效果的一致性,需要对第二运行参数、第三运行参数进行设置,比如,第一运行参数保持不变,第二运行参数为在第一运行参数的基础上进行一定比例的缩放,第三运行参数为在第二运行参数的基础上进行一定比例的缩放,较佳地,第二运行参数以及第三运行参数中的速度参数与第一运行参数保持不变,仅在位置参数上进行缩放。
在磁控溅射装置10上增设了两组第二感应器14后,使用后的靶材12上会形成三组跑道,这可以进一步减少原本单组跑道的被刻蚀深度,使得靶材12较为均匀地被消耗,从而有效地提高靶材12的利用率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种提高靶材利用率的方法,所述方法包括提供带有PLC程序控制的磁控溅射装置,所述磁控溅射装置包括被成膜基板、与所述被成膜基板相对设置的靶材、设置在所述靶材远离所述被成膜基板一侧的磁铁、分别位于所述磁铁左右两侧用于识别所述磁铁位置的一组第一感应器,所述第一感应器之间的距离为a,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,其特征在于,所述方法还包括沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置有第二感应器,所述第二感应器之间的距离b满足:0.88a≤b<a,所述磁铁按照在所述第一感应器之间做左右复往运动、在所述第二感应器之间做左右复往运动的顺序依次循环。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述0.88a的值不小于所述被成膜基板的宽度。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置有一组所述第二感应器。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,对所述PLC程序进行修改,包括:当所述磁控溅射装置识别出第m块所述被成膜基板,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,当所述磁控溅射装置识别出第n块所述被成膜基板,所述磁铁在所述第二感应器之间做左右复往运动,m为奇数,n为偶数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,沿着所述第一感应器方向上在所述第一感应器之间设置两组所述第二感应器,第一组所述第二感应器之间的距离为b,第二组所述第二感应器之间的距离为c,b、c满足:0.88a≤c<b<a。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,对所述PLC程序进行修改,包括:当所述磁控溅射装置识别出第M块所述被成膜基板,所述磁铁在所述第一感应器之间做左右复往运动,当所述磁控溅射装置识别出第N块所述被成膜基板,所述磁铁在第一组所述第二感应器之间做左右复往运动,当所述磁控溅射装置识别出第S块所述被成膜基板,所述磁铁在第二组所述第二感应器之间做左右复往运动,M等于3x-2,N等于3y-1,S为3z,x、y、z均为正整数。
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