1、前言
靶材是濺射源的一種。通過多弧的離子態(tài)鍍膜系統(tǒng)或不同形態(tài)不同方式的鍍膜系統(tǒng)，或者是利用磁場(chǎng)控制濺射在嚴(yán)格可控的工藝以及一定的實(shí)驗(yàn)條件下，濺射在不同功能的基板上形成各種功能薄膜的濺射源。
本文提到的ITO靶材，屬于一種極為重要的N型半導(dǎo)體材料，利用不同功率密度、不同輸出波形的激光與ITO靶材相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的破壞效應(yīng)、殺傷效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)人們想要的不同目的。
在各類液晶顯示器上有著至關(guān)重要的應(yīng)用。為了得到性能更優(yōu)異，穩(wěn)定性更好，利用率更高的ITO靶材，首先，我們需要保證所要使用的ITO靶材，其中的氧化銦（In2O3）與氧化錫（SnO2）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為9：1。目前我國高端ITO靶材的制造仍然受到日本、韓國、美國等發(fā)達(dá)國家的制約，在國際相關(guān)產(chǎn)業(yè)的貿(mào)易方面處于相對(duì)劣勢(shì)，從而也對(duì)我國進(jìn)一步擴(kuò)大平板顯示行業(yè)的投入，提高平板顯示行業(yè)的科學(xué)技術(shù)水平產(chǎn)生了較大的不利影響。
可以看出，掌握高端ITO靶材的制造技術(shù)，促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)對(duì)于我國未來的半導(dǎo)體行業(yè)、平板顯示行業(yè)有著重大的意義。因此，本文著重提出了一些在目前國內(nèi)常規(guī)加工ITO靶材時(shí)的工藝改良方式方法，以及一些提高平面ITO靶材利用率的方法供參考。
2、ITO靶材的幾種制備方法
ITO靶材的制備生產(chǎn)工藝、技術(shù)設(shè)備以及性能指標(biāo)等已較為統(tǒng)一穩(wěn)定。目前國際上較為安全的、普遍采用的高效生產(chǎn)ITO靶材的方法主要分為以下幾種：熱等靜壓法，熱壓法，冷等靜壓法，燒結(jié)法，注漿成型法等等。
3、平板行業(yè)對(duì)ITO靶材的主要性能要求
當(dāng)前，ITO靶材最重要的應(yīng)用行業(yè)為平板顯示行業(yè)，在液晶顯示器（LCD）中的應(yīng)用尤為廣泛。
經(jīng)過長期的發(fā)展，液晶顯示器的產(chǎn)品品質(zhì)在不斷提升，成本日益下降，因而對(duì)ITO靶材的性能要求、相對(duì)密度等指標(biāo)的要求也在不斷上升。所以說，為了順應(yīng)液晶顯示器的發(fā)展潮流，促進(jìn)平板顯示行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，未來平板顯示行業(yè)對(duì)ITO靶材的應(yīng)用要求有以下的幾方面的趨勢(shì)。
3.1 提高ITO靶材的相對(duì)密度
在ITO靶材相對(duì)密度不高的情況下，可供有效濺射加工的面積亦相當(dāng)有限，并且還可能對(duì)濺射速率的提高形成很大的阻礙。提高ITO靶材的相對(duì)密度，可令其表面更趨于平整可控，減少表面不同地方的電阻率等理化性能的差異，進(jìn)而獲得更優(yōu)質(zhì)、更利于后續(xù)加工的ITO靶材。與此同時(shí)亦提高了ITO靶材的使用壽命。
3.2 充分降低電阻率
由于近年來液晶顯示器的發(fā)展不斷趨向于功能化、精細(xì)化、驅(qū)動(dòng)程序的差異化等。因此，為了滿足液晶顯示器的發(fā)展進(jìn)步需求，ITO靶材需進(jìn)一步調(diào)整加工方式，以獲得更低電阻率的透明導(dǎo)電膜。
3.3 平面尺寸大型化，結(jié)構(gòu)一體化
隨著戶外巨型液晶顯示器的日益廣泛應(yīng)用，有機(jī)光激發(fā)顯示器大型化的發(fā)展趨勢(shì)，ITO靶材的自身尺寸亦必須向大型化發(fā)展才能適應(yīng)使用要求。但當(dāng)前由于技術(shù)能力稍有欠缺，往往較大面積的ITO靶材均由多塊小面積ITO靶材拼接組裝而成，這將導(dǎo)致拼接處的部分鍍膜質(zhì)量嚴(yán)重下降，也為終端顯示的清晰度帶來較大影響。因此，為了提高液晶顯示器的顯示質(zhì)量，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)更多的附加功能等，ITO靶材的大型化、一體化是未來發(fā)展的必然要求。
3.4 使用高效化
當(dāng)前，ITO靶材最重要的濺射加工使用部分位于靶材的四周，ITO靶材中心部分的利用率低大大提高了生產(chǎn)成本以及加工成本。為了更高效地利用ITO靶材，根據(jù)節(jié)能減排，降本促效的原則，提高ITO靶材全尺寸全方位的使用效果和使用質(zhì)量刻不容緩。
4、提高平面ITO靶材利用率的幾種方法
4.1 采用改良的濕法成型方法
目前，ITO靶材的成型工藝主要分為干法成型工藝和濕法成型工藝兩種。干法成型工藝易于自動(dòng)化生產(chǎn)，工藝亦相對(duì)成熟，但是危險(xiǎn)性高，更難獲得大尺寸ITO靶材的缺點(diǎn)。相對(duì)濕法成型現(xiàn)已逐漸成熟，其中包括擠壓成型、凝膠注模成型、注漿成型等，注漿成型工藝更便于人為調(diào)節(jié)。
注漿成型是基于石膏模具具有大量能夠吸收水分的毛細(xì)孔的物理性質(zhì)，將ITO 粉末配成漿料后注入至石膏模具，水分在被模具吸入后便形成具有一定厚度的均勻泥層，在脫水干燥的過程中形成一定強(qiáng)度的ITO靶材坯體。因此，可通過控制石膏模具毛細(xì)孔的分布，調(diào)整注入漿料的壓力與時(shí)間和模具吸入漿料水分的時(shí)間，進(jìn)而令I(lǐng)TO靶材坯體的成型效果更為均勻，以便后續(xù)加工獲得綜合性能更穩(wěn)定，顆粒分布更均勻、利用率更高的ITO靶材。
4.2 控制注漿成型前原料的固含量以及黏度
在進(jìn)行注漿成型前，需按一定比例的配比進(jìn)行ITO 漿料的調(diào)配，并需要往漿料內(nèi)部添加必須的添加劑以確保漿料均勻混合的過程中保持濕度、潤滑度以及減少氣泡生成。在漿料調(diào)配的過程中，固含量是一個(gè)極為重要的指標(biāo)，即氧化銦與氧化錫的質(zhì)量之和占漿料總質(zhì)量的百分比。經(jīng)過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為在固含量為80% 左右時(shí)，可有效避免因固含量過低而導(dǎo)致ITO靶材坯體成型時(shí)所可能發(fā)生的坯體開裂現(xiàn)象，同時(shí)也避免了固含量過高導(dǎo)致漿料流動(dòng)性變差，甚至無法把漿料注入或注入速率過慢的現(xiàn)象。在固含量為80% 左右時(shí)，可保證漿料的黏度在100 毫帕斯卡秒與300 毫帕斯卡秒之間。漿料有足夠的流動(dòng)性可令I(lǐng)TO靶材坯體成型時(shí)更加流暢，顆粒分布更為均勻，從而獲得利用率的更高的ITO靶材。
4.3 脫脂燒結(jié)一體化的高溫致密化方法
由于在注漿成型的過程中添加了一定量的添加劑，因此，在進(jìn)行ITO靶材高溫致密化之前，必須先通過適當(dāng)?shù)娜ソ橘|(zhì)工藝，方能獲得相對(duì)密度更高，雜質(zhì)含量更低的ITO靶材。一般而言，要達(dá)到去介質(zhì)的效果，采用適當(dāng)升溫的方法是最合適的。但在去介質(zhì)后，ITO靶材坯體會(huì)暫時(shí)地處于相對(duì)脆弱，容易開裂的狀態(tài)，為了避免人為對(duì)ITO靶材坯體造成不必要的傷害，可以通過脫脂燒結(jié)一體化的加工方式進(jìn)行避免。通過利用脫脂——燒結(jié)一體爐，在去介質(zhì)工藝完成后繼續(xù)保溫一段時(shí)間，確保介質(zhì)充分得到揮發(fā)的同時(shí)又不破壞ITO靶材坯體的形狀，然后進(jìn)行高溫致密化的加工操作，這樣更有利于獲得尺寸更大、結(jié)構(gòu)一體化、不易開裂、利用率更高的ITO靶材。
4.4 改變ITO靶材成型形狀
傳統(tǒng)平面ITO靶材的形狀為矩形，具有便于成型加工的特點(diǎn)。然而在ITO靶材濺射加工的過程中由于磁控濺射存在磁耦合效應(yīng)，因此ITO靶材在不同位置被蝕刻的速率是不一樣的，導(dǎo)致矩形ITO靶材的利用區(qū)域主要集中在矩形的四條邊上，利用率不高。要想解決此問題，提高ITO靶材的利用率，可以把ITO靶材的加工形狀設(shè)計(jì)為“工字型”。
采用“工字型”的結(jié)構(gòu)，可大大提高平面ITO靶材的利用率，同時(shí)也讓ITO靶材的中心處更接近于邊緣，提高了濺射時(shí)的均勻性。
4.5 濺射時(shí)合理調(diào)整磁場(chǎng)分布
在實(shí)際磁控濺射的過程中，用于磁控濺射的強(qiáng)磁鐵兩端的磁力線分布更為密集，也就是說該處的磁場(chǎng)強(qiáng)度更大。因此，對(duì)于平面ITO靶材而言，在兩端的邊緣位置更容易被蝕刻。綜合考慮，可在磁鐵的上下端適當(dāng)位置貼上消磁片，進(jìn)而調(diào)整磁場(chǎng)分布，以達(dá)到整塊靶材的蝕刻速度接近甚至是相同的效果，此舉同樣有利于提高ITO靶材的利用率。
5、結(jié)束語
本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，著重介紹了幾種提高平面ITO靶材利用率的方法，可行性與實(shí)用性較強(qiáng)。隨著科技和材料技術(shù)的飛速發(fā)展，ITO靶材的應(yīng)用將越來越廣泛，提高ITO靶材的利用率，對(duì)節(jié)約生產(chǎn)成本，滿足人類正常生產(chǎn)生活需求起著至關(guān)重要的作用。
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