提高平板显示屏镀膜应用中的靶材利用率

2020-02-28

平板显示屏的制造过程需要一系列的薄膜溅射技术。薄膜溅射的一个主要的成本因素就是靶材料,即用于产生透明导电层的ITO靶。采用标准磁场方法,靶利用率为23%,而采用移动磁场方法 ,可将靶利用率提高到50%,从而将材料成本减半。


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为了提高靶利用率,BPS研制出一种靶后带有移动磁场装置的阴极。ITO工艺的一个要求是有一个强磁场,从而获得较低的放电电压和较低的特定电阻率。优化的另一个焦点是在整个靶表面得到一个近似于平面的腐蚀面。图1显示了标准阴极方法和移动磁场方法的区别。


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图1 标准阴极法和移动磁铁法的比较


进行磁场优化后,在不移动磁铁的情况下,对一个靶进行向下溅射。测量其静态腐蚀面,并用计算机模拟不同速度类型(如直线型、在末端有停顿的直线型、正弦型及这些类型的组合)来对移动轮廓进行优化。按优化了的移动轮廓对靶进行溅射。发现在Al和ITO靶的情况下,模拟所得的轮廓与计算所得的轮廓吻合得很好见图2(模拟的和实测的腐蚀轮廓的比较)。采用该程序并通过几次循环,完成了对磁场和速度的优化。用优化后的方案,将ITO向正下方溅射,并通过测量靶材料的重量损失来确定靶利用率 。在新方案下,靶利用率达到了50.3%。在将ITO靶向正下方溅射的过程中,监视过程参数。一个很重要的参数就是靶的寿命期内的放电电压,如图3(不同溅射功率下,放电电压随靶的寿命变化的情况)所示。在靶的寿命期内,由于磁场增加,放电电压略有下降。


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图4(靶的寿命期内电阻率最小值曲线)给出了在靶的寿命期内,基片温度为200℃时移动磁铁法中ITO最小电阻率曲线的比较。在靶的整个寿命期内,最小电阻率原则上与反应气体的流速一样,偏差不超过±3%。可得到的最小的电阻率约为 215 μΨ cm。微小的上升是由于移动磁铁阴极的放电电压升高所致。原则上,该方法完全可以保持用传统阴极已经获得的极好的膜特性。同时测量了靶的寿命期内淀积的层的厚度,见图5(靶的寿命期内的厚度变化)。在靶寿命的前70%,镀层厚度几乎恒定,只是在后期,厚度减小了6%。必须指出的是,在靶的寿命期内,工艺参数没有改变。


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另一个重要的膜特性是ITO层的透射率。在靶的寿命期内透射率增加 2%(见图6) 主要是由于镀层厚度的减小以及结晶度的改善 ,该改善也反映在电阻率的降低上。生产中,该效应可以通过调节阴极功率和提升磁铁来很容易地进行补偿,以便达到使镀层厚度和电阻率恒定的目的。对于其它应用,如2~3μm厚的Cu膜的PDP,  Move Mag的设计适用于功率达15W/cm2下的高速溅射。可以通过改变磁铁的形状,以便在不同的工艺条件下(靶厚度、靶材料)保持靶的利用率。


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图 6 靶的寿命期内透射率的变化


本文所描述的串级溅射系统ARISTO系列以及有关的靶利用率,使高质量大面积显示板的经济、低粉尘、大批量生产成为可能。由于其模块化概念和与溅射系统的兼容性,ARISTO串级系统可以适应不同显示用途的特殊需要,如具有厚金属层的PDP,或低电阻率的ITO等。爱特斯光学是一家专业的真空镀膜材料生产厂家,其生产的ITO被广泛用于平板显示屏的制作,欢迎新老客户洽谈合作!


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