本發(fā)明涉及基板成膜領(lǐng)域，特別涉及物理濺射成膜裝置及方法。

背景技術(shù)：

在薄膜晶體管(tft)基板制作過程中，需要在玻璃基板上沉積al、mo、ti、cu等金屬膜以及ito、igzo等非金屬膜，該制程通常使用物理氣象沉積機(pvd)完成；pvd工作原理是利用電漿中的ar離子，對靶材(target)進行轟擊，濺射出靶材原子，轉(zhuǎn)移到玻璃基板表面完成膜層的沉積；機臺根據(jù)沉積膜層的需要安裝相應(yīng)的靶材，靶材隨著使用時間的延長不斷被消耗，目前機臺上靶材消耗完畢無法及時發(fā)現(xiàn)，易發(fā)生靶材被擊穿的狀況，對背板和產(chǎn)品造成影響，為了防止該情況發(fā)生，需要及時掌握靶材的消耗情況。

為解決上述問題，有必要提出一種新的物理濺射成膜裝置及方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的物理濺射成膜裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崟r監(jiān)測靶材的消耗情況，有效避免靶材擊穿造成背板損傷及產(chǎn)品異常，提高產(chǎn)品良率，同時還可以提高靶材使用效率，避免靶材未使用完成造成材料浪費。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種物理濺射成膜裝置，其中，所述物理濺射成膜裝包括：

真空的腔體；

設(shè)于所述腔體內(nèi)的基板臺，其上設(shè)有待成膜的基板；

設(shè)于所述腔體內(nèi)的靶材，其與所述基板相對設(shè)置；

至少一個方阻計，其與所述靶材相接以用于實時測定所述靶材的實際電阻值；

激發(fā)源，其用于轟擊所述靶材使其濺射出靶材原子；

控制系統(tǒng)，其與所述方阻計相接。

如上所述的物理濺射成膜裝置，其中，所述靶材設(shè)于靶材背板上。

如上所述的物理濺射成膜裝置，其中，所述靶材通過粘結(jié)層粘附在所述靶材背板上。

如上所述的物理濺射成膜裝置，其中，所述靶材的兩端分別接有所述方阻計。

如上所述的物理濺射成膜裝置，其中，包括絕緣針桿和套設(shè)于所述絕緣針桿內(nèi)的電阻測量探針，其中，所述絕緣針桿穿過所述靶材背板以及所述粘結(jié)層以使所述電阻測量探針與所述靶材相連。

如中所述的物理濺射成膜裝置，其中，所述控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定有所述靶材的臨界電阻值，所述控制系統(tǒng)獲取所述方阻計所測得的實際電阻值，并將所述實際電阻值與所述臨界電阻值進行對比，在所述實際電阻值達到所述臨界電阻值時，所述控制系統(tǒng)發(fā)出警報信號。

本發(fā)明的物理濺射成膜裝置結(jié)構(gòu)簡單，通過在靶材上接有方阻計，以實現(xiàn)實時監(jiān)控靶材的電阻，根據(jù)電阻變化判斷靶材消耗狀況，靶材即將消耗完成時控制系統(tǒng)提醒更換靶材，避免靶材擊穿造成背板損傷及產(chǎn)品異常，提高產(chǎn)品良率，并可以提高靶材使用效率，避免靶材未使用完成造成材料浪費。

本發(fā)明還提供了一種物理濺射成膜方法，該方法操作過程簡單，能夠有效避免在基板成膜過程中靶材擊穿的現(xiàn)象發(fā)生，保證基板的產(chǎn)品良率，同時還有效提高靶材的利用率，避免靶材未使用完成造成材料浪費。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種物理濺射成膜方法，其中，使用上述的物理濺射成膜裝置，所述物理濺射成膜方法包括以下步驟：

s1)：在待成膜的基板濺射成膜過程中實時測量靶材的實際電阻值；

s2)：將所述實際電阻值與所述靶材的臨界電阻值對比，所述電阻值達到所述臨界電阻值時，發(fā)出信號以更換所述靶材。

如上所述的物理濺射成膜方法，其中，在步驟s1)中，通過方阻計測量所述靶材的實際電阻值。

如上所述的物理濺射成膜方法，其中，在步驟s2)中，將所述實際電阻值反饋至控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)將所述實際電阻值與所述控制系統(tǒng)中設(shè)定的所述臨界電阻值進行對比。

如上所述的物理濺射成膜方法，其中，分別測量所述靶材的兩端的所述實際電阻值，當所述兩端中的其中一端的所述實際電阻值達到所述臨界電阻值時，所述控制系統(tǒng)發(fā)出警報信號以更換所述靶材。

本發(fā)明的種物理濺射成膜方法操作步驟簡單，能夠有效避免在基板成膜過程中靶材擊穿的現(xiàn)象發(fā)生，保證基板的產(chǎn)品良率，同時還有效提高靶材的利用率，避免靶材未使用完成造成材料浪費。

上述技術(shù)特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術(shù)特征來替代，只要能夠達到本發(fā)明的目的。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明的物理濺射成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的靶材的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的靶材背板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的粘結(jié)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的靶材與靶材背板結(jié)合狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的本發(fā)明的靶材與控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實施方式，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

圖1至圖6分別為本發(fā)明的物理濺射成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖、靶材的結(jié)構(gòu)示意圖、靶材背板的結(jié)構(gòu)示意圖、粘結(jié)層的結(jié)構(gòu)示意圖、靶材與靶材背板結(jié)合狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖和靶材與控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明的物理濺射成膜裝置包括真空的腔體1、基板臺2、靶材3、方阻計4、激發(fā)源(圖中未示出)和控制系統(tǒng)6(也可以稱為中央控制系統(tǒng))，其中，基板臺2設(shè)于腔體1內(nèi)，基板臺2上設(shè)有待成膜的基板21，靶材3設(shè)于腔體1內(nèi)，其與基板21相對設(shè)置(也可以與基板21呈一角度設(shè)置)，方阻計4與靶材3相接以用于實時測定靶材3的實際電阻值，激發(fā)源用于轟擊靶材3使其濺射出靶材原子，從而使靶材原子濺射到基板21上，從而在基板21上形成了膜層，控制系統(tǒng)6與方阻計4相接。

具體地，在一具體實施例中，控制系統(tǒng)6內(nèi)設(shè)定有靶材3的臨界電阻值，方阻計4測定靶材3的某一區(qū)域的實際電阻值，并且方阻計4將測得的實際電阻值反饋到控制系統(tǒng)6內(nèi)，控制系統(tǒng)6將實際電阻值與臨界電阻值進行對比，當實際電阻值達到臨界電阻值時，所述控制系統(tǒng)發(fā)出警報信號以更換所述靶材，此時可以是控制系統(tǒng)6給激發(fā)源發(fā)出信號，停止激發(fā)源對靶材3的激發(fā)，并準備更換相應(yīng)的新的靶材3，也可以是控制系統(tǒng)6發(fā)出警報信號，當工作人員聽到該警報信號時，工作人員停止激發(fā)源對靶材3的轟擊，并準備更換相應(yīng)的新的靶材3，從而有效防止靶材擊穿造成背板損傷及產(chǎn)品異常，提高產(chǎn)品良率，并可以提高靶材使用效率，避免靶材未使用完成造成材料浪費。在一具體實施例中，靶材3的兩端的區(qū)域34上分別接有方阻計4，由于靶材3的兩端靶材消耗最快，此處靶材最先達到擊穿的現(xiàn)象，若此處的靶材還未發(fā)生擊穿現(xiàn)象，則靶材3的其他區(qū)域也未達到擊穿的現(xiàn)象，在此需要說明的是靶材3的臨界電阻值為靶材剛剛發(fā)生擊穿時的電阻值，其中，對腔體1進行抽真空的過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再進行詳細地贅述。

在一具體實施例中，靶材3設(shè)于靶材背板31上，具體地，靶材3通過粘結(jié)層32(bonding層)粘附到靶材背板31上，從而保證靶材3能夠穩(wěn)定地設(shè)置在腔體1內(nèi)。在一具體實施例中，激發(fā)源為高壓高頻電源，在腔體1內(nèi)達到真空狀態(tài)后，在靶材3和基板21之間加高電壓，電子和離子在高壓下高速運動，離子撞擊靶材，如ar離子撞擊靶材，高速運動的電子和離子與氣體分子碰撞產(chǎn)生更多的離子，離子撞擊靶材后，把靶材原子(或稱為靶材粒子)濺射出去，被濺射出來的粒子到達成膜基板上成膜。在成膜過程中，靶材3不斷變薄，方阻計4測得的靶材3的電阻值也相應(yīng)產(chǎn)生變化，并不斷趨近臨界電阻值，當測得的電阻值達到臨界電阻值時，則認為靶材3即將消耗完畢，即可認為靶材達到消耗終點，當然在本發(fā)明中也可以使用其他的激發(fā)源，在此不做具體的限制。

在一具體實施例中，方阻計4包括絕緣針桿(圖中未示出)和套設(shè)于所述絕緣針桿內(nèi)的電阻測量探針7，其中，絕緣針桿穿過靶材背板31以及粘結(jié)層32以使電阻測量探針7與靶材3相連，采用這樣的設(shè)計可以實現(xiàn)電阻測量探針7穿過粘結(jié)層32與靶材3的一端部的下表面連接，且電阻測量探針7的表面和粘結(jié)層32不導通，避免粘結(jié)層32電阻對靶材3電阻測量的實際電阻值的干擾。

本發(fā)明的物理濺射成膜裝置結(jié)構(gòu)簡單，在靶材3上消耗最快的兩個端部的背面連接方阻計4，方阻計4可以實時測量該區(qū)域靶材面的實際電阻值，并將實際電阻值變化反饋至控制系統(tǒng)6，控制系統(tǒng)6將反饋得到的實際電阻值跟控制系統(tǒng)6中設(shè)定的臨界電阻值(也可稱為電阻終點值)比對，當所測得的其中一個端部的實際電阻值達到臨界電阻值時，即可認為靶材消耗達到終點，此時控制系統(tǒng)6發(fā)出報警信號，放電終止(即停止激發(fā)源對靶材3的轟擊)，并提醒更換靶材，從而實現(xiàn)有效避免靶材擊穿發(fā)生。需要在此說明的是，此處靶材3的正面是指被激發(fā)源激發(fā)產(chǎn)生靶材原子的一面，背面是指與正面相反的一面。

本發(fā)明還提供了一種物理濺射成膜方法，在基板成膜過程使用如上的物理濺射成膜裝置，其中，物理濺射成膜方法包括以下步驟：s1)：在待成膜的基板濺射成膜過程中實時測量靶材的實際電阻值；s2)：將所述實際電阻值與所述靶材的臨界電阻值對比，所述電阻值達到所述臨界電阻值時，發(fā)出信號以更換所述靶材。

具體地，首先通過方阻計測量靶材的臨界電阻值，即測量剛剛被擊穿的靶材的電阻值，該電子值即為對應(yīng)靶材的臨界電阻值，并將臨界電阻值設(shè)定在控制系統(tǒng)中，再進行具體的成膜過程。

在成膜過程中，先將靶材和待成膜的基板設(shè)于物理濺射成膜裝置中的相應(yīng)位置，再對腔體抽真空，使其達到真空狀態(tài)；當腔體內(nèi)達到真空狀態(tài)后，在靶材和基板之間加高電壓，電子和離子在高壓下高速運動，離子撞擊靶材，如ar離子撞擊靶材，高速運動的電子和離子與氣體分子碰撞產(chǎn)生更多的離子，離子撞擊靶材后，把靶材原子濺射出去，被濺射出來的粒子到達成膜基板上成膜。在成膜過程中，方阻計實時測量靶材的電阻，并將測量的電阻值反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將實際測得的電阻值與臨界電阻值進行對比，當實際測得的電阻值即將達到或剛剛達到該臨界電阻值時，則認為靶材消耗完畢。由于成膜過程中，靶材不斷變薄，方阻計測得的靶材的電阻值也相應(yīng)產(chǎn)生變化，實際測得的電阻值并不斷趨近臨界電阻值，當測得的電阻值即將達到臨界電阻值時，則認為靶材即將消耗完畢。

在一具體實施例中，分別測量靶材的兩端的實際電阻值，由于靶材兩端消耗最快，此處靶材最先達到擊穿的現(xiàn)象，若此處的靶材還未發(fā)生擊穿現(xiàn)象，則靶材的其他區(qū)域也應(yīng)未達到擊穿的程度，當兩端中的任意一端的實際電阻值達到臨界電阻值時，控制系統(tǒng)發(fā)出警報信號以更換所述靶材，也即，當測量靶材的兩端得到兩個實際電阻值，當其中一個實際電阻值達到臨界電阻值時，即認為靶材消耗完畢，此時控制系統(tǒng)發(fā)出警報信號以更換所述靶材。

在一具體實施例中，靶材設(shè)于靶材背板上，具體地，靶材通過粘結(jié)層粘附到靶材背板上，從而保證靶材能夠穩(wěn)定地設(shè)置在腔體內(nèi)。方阻計包括絕緣針桿和套設(shè)于所述絕緣針桿內(nèi)的電阻測量探針，其中，絕緣針桿穿過靶材背板以及粘結(jié)層以使電阻測量探針與靶材相連，采用這樣的設(shè)計可以實現(xiàn)，電阻測量探針穿過粘附層與靶材的一端部的下表面連接，且電阻測量探針的表面和粘附層不導通，避免粘附層電阻對靶材電阻測量的實際電阻值的干擾，電阻測量探針與方阻計相接，從而實現(xiàn)準確地測量兩端部上的實際電阻值。

本發(fā)明的物理濺射成膜方法操作步驟簡單，能夠有效避免在基板成膜過程中靶材擊穿的現(xiàn)象發(fā)生，保證基板的產(chǎn)品良率，同時還有效提高靶材的利用率，避免靶材未使用完成造成材料浪費。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。