1、前(qian)言(yan)
靶(ba)材是溅(jian)射(she)源的(de)一(yi)种(zhong)。通过多(duo)弧(hu)的离(li)子(zi)态镀(du)膜(mo)系统(tong)或不(bu)同(tong)形态不(bu)同方式的镀膜系(xi)统(tong)，或(huo)者(zhe)是(shi)利(li)用磁(ci)场(chang)控制(zhi)溅射(she)在(zai)严(yan)格(ge)可(ke)控(kong)的(de)工艺以及(ji)一(yi)定的实(shi)验(yan)条(tiao)件(jian)下，溅(jian)射(she)在(zai)不同功能(neng)的基(ji)板上形(xing)成各种功(gong)能薄膜的溅(jian)射(she)源。
本文(wen)提到的(de)ITO靶材，属于(yu)一种极(ji)为(wei)重要的N型(xing)半(ban)导体材(cai)料(liao)，利(li)用(yong)不(bu)同(tong)功率密度(du)、不(bu)同(tong)输出(chu)波(bo)形(xing)的(de)激(ji)光(guang)与(yu)ITO靶(ba)材相互作(zuo)用(yong)时(shi)，会产(chan)生(sheng)相(xiang)应的破坏效应(ying)、杀(sha)伤(shang)效应，从(cong)而(er)实(shi)现(xian)人们(men)想(xiang)要(yao)的不(bu)同目(mu)的。
在各(ge)类液(ye)晶(jing)显(xian)示(shi)器(qi)上(shang)有着至(zhi)关(guan)重(zhong)要的应(ying)用。为了得(de)到性(xing)能更(geng)优异(yi)，稳(wen)定(ding)性(xing)更好(hao)，利(li)用(yong)率(lv)更高(gao)的ITO靶材，首先，我们(men)需要(yao)保(bao)证(zheng)所(suo)要(yao)使用的(de)ITO靶材(cai)，其中的(de)氧化铟(yin)（In2O3）与(yu)氧化锡(xi)（SnO2）的质(zhi)量分数(shu)之比(bi)为9：1。目前(qian)我(wo)国(guo)高端ITO靶(ba)材的(de)制(zhi)造仍(reng)然受(shou)到日(ri)本、韩国、美(mei)国等(deng)发(fa)达(da)国家的(de)制约(yue)，在国际相关(guan)产(chan)业的贸(mao)易方面(mian)处(chu)于(yu)相对(dui)劣(lie)势(shi)，从(cong)而(er)也(ye)对我国进(jin)一(yi)步(bu)扩大平(ping)板显(xian)示(shi)行(xing)业的投(tou)入，提(ti)高平板显示行业的(de)科(ke)学技术水平产生了(le)较(jiao)大的不利影(ying)响(xiang)。
可以看出，掌(zhang)握(wo)高端(duan)ITO靶材的(de)制造(zao)技术，促进(jin)其产(chan)业化(hua)生(sheng)产(chan)对于(yu)我(wo)国未(wei)来(lai)的半导(dao)体行业、平板显(xian)示(shi)行业(ye)有(you)着重大(da)的意义(yi)。因此，本文(wen)着(zhe)重(zhong)提出(chu)了一(yi)些在目前(qian)国(guo)内常(chang)规加工ITO靶(ba)材(cai)时(shi)的工艺改良方式(shi)方(fang)法，以及(ji)一些(xie)提高平(ping)面ITO靶(ba)材利(li)用(yong)率的方(fang)法供(gong)参(can)考。
2、ITO靶(ba)材的几种制备方(fang)法
ITO靶材的制(zhi)备(bei)生(sheng)产(chan)工艺(yi)、技(ji)术设备(bei)以(yi)及(ji)性能指标等(deng)已(yi)较(jiao)为(wei)统一稳定。目(mu)前国际上较为安(an)全(quan)的(de)、普(pu)遍采用的高(gao)效生(sheng)产ITO靶(ba)材的方(fang)法主(zhu)要(yao)分为(wei)以(yi)下(xia)几(ji)种：热(re)等(deng)静(jing)压法，热压(ya)法(fa)，冷(leng)等静(jing)压(ya)法(fa)，烧(shao)结(jie)法(fa)，注(zhu)浆成型法(fa)等(deng)等。
3、平板(ban)行(xing)业(ye)对ITO靶材的主要性(xing)能要(yao)求
当前，ITO靶(ba)材(cai)最重要(yao)的(de)应用行(xing)业为平(ping)板显(xian)示行(xing)业，在(zai)液(ye)晶(jing)显示器（LCD）中(zhong)的(de)应用尤(you)为广(guang)泛。
经过(guo)长(zhang)期(qi)的(de)发展(zhan)，液晶(jing)显(xian)示(shi)器(qi)的(de)产(chan)品品质在不(bu)断(duan)提升(sheng)，成(cheng)本(ben)日益下(xia)降，因而(er)对(dui)ITO靶(ba)材(cai)的性能(neng)要(yao)求(qiu)、相(xiang)对(dui)密(mi)度等指标(biao)的(de)要求(qiu)也(ye)在(zai)不(bu)断上(shang)升(sheng)。所(suo)以说，为了顺(shun)应(ying)液晶(jing)显示器(qi)的(de)发(fa)展(zhan)潮(chao)流(liu)，促进平板显(xian)示行(xing)业高(gao)质(zhi)量(liang)发展(zhan)，未(wei)来平(ping)板显(xian)示行业对(dui)ITO靶(ba)材的(de)应(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)有(you)以(yi)下(xia)的(de)几(ji)方面(mian)的(de)趋(qu)势(shi)。
3.1 提(ti)高(gao)ITO靶(ba)材的相(xiang)对密(mi)度
在(zai)ITO靶(ba)材相(xiang)对密(mi)度(du)不(bu)高(gao)的情(qing)况(kuang)下(xia)，可供有效(xiao)溅(jian)射加工的(de)面积(ji)亦相当有(you)限，并且还可(ke)能(neng)对溅(jian)射(she)速(su)率的(de)提高形成很(hen)大的阻碍(ai)。提(ti)高(gao)ITO靶材(cai)的相(xiang)对(dui)密(mi)度，可令(ling)其表(biao)面(mian)更(geng)趋于平(ping)整可(ke)控(kong)，减(jian)少表(biao)面不同(tong)地方的电(dian)阻(zu)率(lv)等(deng)理(li)化性(xing)能的(de)差异(yi)，进(jin)而(er)获(huo)得更(geng)优质(zhi)、更利(li)于(yu)后(hou)续(xu)加(jia)工(gong)的(de)ITO靶(ba)材。与(yu)此(ci)同(tong)时亦提(ti)高了ITO靶材的(de)使(shi)用(yong)寿(shou)命。
3.2 充分降低(di)电(dian)阻率
由于近年(nian)来(lai)液(ye)晶(jing)显示器(qi)的(de)发展(zhan)不断趋向于功能化(hua)、精(jing)细化(hua)、驱动程(cheng)序的(de)差异化(hua)等。因此(ci)，为(wei)了满(man)足(zu)液晶显(xian)示器的(de)发展进(jin)步(bu)需(xu)求(qiu)，ITO靶材(cai)需进(jin)一(yi)步(bu)调整(zheng)加(jia)工方式，以(yi)获(huo)得更低(di)电阻率(lv)的透明导(dao)电膜。
3.3 平面尺(chi)寸大(da)型化，结构一体(ti)化
随着户外巨(ju)型(xing)液晶显(xian)示(shi)器的(de)日(ri)益(yi)广(guang)泛应(ying)用(yong)，有机光激发显(xian)示器大型(xing)化(hua)的(de)发(fa)展趋势(shi)，ITO靶(ba)材的自身尺寸亦必须向(xiang)大型(xing)化(hua)发(fa)展才能(neng)适(shi)应使(shi)用(yong)要(yao)求。但当前(qian)由于技术(shu)能力稍(shao)有欠(qian)缺，往(wang)往较大面(mian)积(ji)的(de)ITO靶(ba)材(cai)均由多块小面积ITO靶材(cai)拼(pin)接(jie)组装(zhuang)而(er)成(cheng)，这(zhe)将导致拼(pin)接处的部分镀膜(mo)质(zhi)量(liang)严重下(xia)降(jiang)，也(ye)为(wei)终端显示的(de)清(qing)晰度带(dai)来较(jiao)大影(ying)响(xiang)。因此，为(wei)了(le)提高液晶(jing)显示器的(de)显示(shi)质量(liang)，进(jin)而更好(hao)地实(shi)现更(geng)多(duo)的附(fu)加(jia)功能等，ITO靶(ba)材(cai)的大型化(hua)、一体化(hua)是未来(lai)发(fa)展(zhan)的(de)必(bi)然要(yao)求(qiu)。
3.4 使用(yong)高(gao)效化
当(dang)前，ITO靶材最(zui)重(zhong)要的(de)溅射加(jia)工(gong)使(shi)用(yong)部(bu)分(fen)位于靶(ba)材的(de)四周，ITO靶(ba)材中(zhong)心部(bu)分的(de)利用率(lv)低大(da)大提高了生产(chan)成本(ben)以(yi)及(ji)加工成本(ben)。为(wei)了更(geng)高效地利(li)用ITO靶(ba)材，根(gen)据节(jie)能(neng)减排(pai)，降本促(cu)效的原则，提(ti)高(gao)ITO靶(ba)材(cai)全尺(chi)寸全方位(wei)的使(shi)用(yong)效(xiao)果(guo)和使(shi)用质(zhi)量刻不容缓(huan)。
4、提(ti)高平面ITO靶材(cai)利(li)用(yong)率(lv)的几种方(fang)法(fa)
4.1 采用(yong)改良的湿法成(cheng)型(xing)方(fang)法(fa)
目前(qian)，ITO靶(ba)材(cai)的(de)成型工艺(yi)主(zhu)要(yao)分(fen)为干法成型工(gong)艺和(he)湿法(fa)成(cheng)型工艺(yi)两种(zhong)。干(gan)法成(cheng)型(xing)工(gong)艺(yi)易(yi)于自(zi)动(dong)化生(sheng)产(chan)，工(gong)艺亦相(xiang)对(dui)成(cheng)熟(shu)，但(dan)是危险性高(gao)，更难获得大(da)尺寸ITO靶材的(de)缺点(dian)。相(xiang)对湿(shi)法(fa)成型现(xian)已(yi)逐(zhu)渐成熟(shu)，其(qi)中(zhong)包括挤压(ya)成型(xing)、凝(ning)胶注(zhu)模(mo)成型(xing)、注浆成型(xing)等，注浆(jiang)成型(xing)工艺更(geng)便于(yu)人为(wei)调节。
注浆成(cheng)型(xing)是(shi)基(ji)于(yu)石膏模具具有大量(liang)能够吸收水(shui)分的毛(mao)细(xi)孔的(de)物理性质，将(jiang)ITO 粉末配成(cheng)浆(jiang)料(liao)后注(zhu)入至(zhi)石(shi)膏模(mo)具，水(shui)分(fen)在被(bei)模具(ju)吸(xi)入后(hou)便(bian)形(xing)成(cheng)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)厚度的均匀泥(ni)层，在脱(tuo)水干(gan)燥的过程(cheng)中(zhong)形(xing)成(cheng)一定强(qiang)度的(de)ITO靶材坯(pi)体。因此，可通过控制石(shi)膏模(mo)具(ju)毛细孔(kong)的分布(bu)，调(diao)整(zheng)注入(ru)浆(jiang)料(liao)的压力(li)与时(shi)间(jian)和(he)模(mo)具吸入浆(jiang)料水分(fen)的(de)时间，进(jin)而令(ling)ITO靶(ba)材(cai)坯(pi)体的(de)成(cheng)型效(xiao)果(guo)更(geng)为(wei)均匀(yun)，以便后(hou)续加(jia)工(gong)获(huo)得综(zong)合性(xing)能(neng)更稳定，颗(ke)粒(li)分布更均(jun)匀(yun)、利(li)用率(lv)更高(gao)的(de)ITO靶材(cai)。
4.2 控(kong)制注浆(jiang)成型前(qian)原料的固含(han)量(liang)以及(ji)黏(nian)度(du)
在(zai)进行注浆(jiang)成型(xing)前(qian)，需按(an)一定(ding)比(bi)例(li)的(de)配(pei)比(bi)进行ITO 浆(jiang)料的调配，并(bing)需要(yao)往(wang)浆(jiang)料内部(bu)添加必须(xu)的添(tian)加剂(ji)以确保浆料(liao)均(jun)匀混(hun)合(he)的(de)过程中(zhong)保持湿度、润(run)滑度(du)以(yi)及减(jian)少气泡生(sheng)成。在(zai)浆料调配的过(guo)程中，固含(han)量(liang)是(shi)一个极为(wei)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)标(biao)，即(ji)氧(yang)化铟与(yu)氧(yang)化(hua)锡的质(zhi)量(liang)之(zhi)和(he)占浆(jiang)料总(zong)质量(liang)的(de)百分(fen)比(bi)。经(jing)过(guo)多次重(zhong)复(fu)实验(yan)，认(ren)为在固含(han)量(liang)为80% 左(zuo)右(you)时(shi)，可有效避(bi)免(mian)因固(gu)含(han)量(liang)过(guo)低而导(dao)致(zhi)ITO靶(ba)材坯体成型(xing)时所(suo)可(ke)能(neng)发(fa)生(sheng)的坯(pi)体(ti)开(kai)裂(lie)现象(xiang)，同(tong)时也避免了固含(han)量过高(gao)导(dao)致浆料(liao)流动(dong)性(xing)变差(cha)，甚(shen)至无(wu)法把浆(jiang)料注(zhu)入(ru)或(huo)注(zhu)入(ru)速(su)率(lv)过(guo)慢的现(xian)象。在(zai)固含量为80% 左(zuo)右(you)时，可保证浆(jiang)料的(de)黏度(du)在100 毫(hao)帕斯(si)卡秒(miao)与(yu)300 毫帕(pa)斯(si)卡(ka)秒(miao)之(zhi)间。浆料(liao)有足够的流(liu)动(dong)性可令ITO靶材(cai)坯体成型时(shi)更加流畅(chang)，颗粒(li)分布(bu)更为(wei)均匀(yun)，从而(er)获得利用(yong)率(lv)的更(geng)高(gao)的ITO靶材。
4.3 脱脂(zhi)烧(shao)结(jie)一(yi)体(ti)化(hua)的高温致(zhi)密化(hua)方法
由于(yu)在(zai)注(zhu)浆(jiang)成型的(de)过程中添加(jia)了(le)一(yi)定(ding)量(liang)的(de)添加(jia)剂(ji)，因(yin)此(ci)，在进行(xing)ITO靶材高(gao)温致(zhi)密(mi)化(hua)之(zhi)前(qian)，必须(xu)先通(tong)过(guo)适(shi)当(dang)的(de)去介(jie)质工(gong)艺，方(fang)能(neng)获得相对密度更(geng)高，杂(za)质含量(liang)更低(di)的ITO靶材。一(yi)般而言(yan)，要达到(dao)去(qu)介质的效果，采用适当升(sheng)温(wen)的(de)方法是(shi)最合适的(de)。但在(zai)去介(jie)质(zhi)后，ITO靶材(cai)坯体(ti)会暂(zan)时地处(chu)于(yu)相对脆弱，容易开(kai)裂(lie)的(de)状(zhuang)态(tai)，为(wei)了(le)避免人(ren)为对(dui)ITO靶材坯(pi)体造(zao)成不必要的伤(shang)害，可以通过脱(tuo)脂烧(shao)结(jie)一(yi)体(ti)化(hua)的(de)加(jia)工方(fang)式进(jin)行避免。通过(guo)利用(yong)脱脂——烧结(jie)一(yi)体(ti)炉(lu)，在(zai)去介(jie)质工艺(yi)完(wan)成(cheng)后继(ji)续保温一段时间，确保介质充分得(de)到挥(hui)发的同时又不破(po)坏(huai)ITO靶材坯(pi)体的(de)形(xing)状，然后(hou)进(jin)行高(gao)温致密化(hua)的加工操作(zuo)，这(zhe)样更有(you)利(li)于获(huo)得尺(chi)寸(cun)更(geng)大(da)、结(jie)构一体化、不易开(kai)裂、利(li)用(yong)率更高的ITO靶(ba)材。
4.4 改变ITO靶(ba)材成(cheng)型(xing)形状
传统(tong)平(ping)面(mian)ITO靶(ba)材(cai)的(de)形(xing)状(zhuang)为(wei)矩(ju)形，具有(you)便于(yu)成型加工(gong)的(de)特(te)点(dian)。然而(er)在(zai)ITO靶(ba)材溅(jian)射加工的(de)过程(cheng)中(zhong)由(you)于(yu)磁(ci)控(kong)溅(jian)射存(cun)在(zai)磁耦(ou)合效(xiao)应，因此ITO靶(ba)材(cai)在不同位(wei)置(zhi)被蚀(shi)刻的(de)速率是不(bu)一(yi)样(yang)的(de)，导(dao)致(zhi)矩形ITO靶(ba)材(cai)的(de)利(li)用(yong)区域主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)在矩(ju)形的(de)四(si)条边(bian)上(shang)，利用(yong)率不高(gao)。要(yao)想解(jie)决(jue)此问题(ti)，提高(gao)ITO靶材的(de)利(li)用率，可以(yi)把ITO靶(ba)材(cai)的加工(gong)形状设计(ji)为“工(gong)字型”。
采(cai)用(yong)“工字型(xing)”的结构，可大(da)大(da)提高平面(mian)ITO靶材(cai)的利用(yong)率(lv)，同时(shi)也(ye)让(rang)ITO靶(ba)材的(de)中(zhong)心处更(geng)接(jie)近(jin)于边(bian)缘(yuan)，提高(gao)了溅射(she)时(shi)的均匀(yun)性。
4.5 溅射时合(he)理调整磁(ci)场(chang)分布
在实际(ji)磁(ci)控溅(jian)射(she)的过程中(zhong)，用于磁(ci)控(kong)溅射(she)的(de)强磁铁(tie)两(liang)端的(de)磁(ci)力线分(fen)布更为(wei)密(mi)集(ji)，也就(jiu)是说该处(chu)的磁(ci)场强(qiang)度更大。因(yin)此(ci)，对于(yu)平面(mian)ITO靶材(cai)而(er)言(yan)，在两端的边缘(yuan)位(wei)置(zhi)更容易(yi)被(bei)蚀(shi)刻(ke)。综合(he)考虑(lv)，可在(zai)磁铁的上(shang)下(xia)端(duan)适当(dang)位(wei)置(zhi)贴上消磁(ci)片(pian)，进而调(diao)整磁(ci)场分(fen)布(bu)，以(yi)达(da)到整块靶材的蚀刻速度接近(jin)甚至是(shi)相同的效果，此举(ju)同(tong)样(yang)有利于(yu)提高ITO靶材的(de)利用率。
5、结束语
本(ben)文(wen)结(jie)合(he)生产(chan)实际，着(zhe)重介绍了几种(zhong)提高平(ping)面(mian)ITO靶(ba)材利(li)用率的方(fang)法(fa)，可行性与(yu)实(shi)用性较(jiao)强(qiang)。随着(zhe)科(ke)技和材(cai)料(liao)技术(shu)的飞速发展(zhan)，ITO靶(ba)材(cai)的应用(yong)将越来越广(guang)泛，提高(gao)ITO靶材(cai)的利(li)用率，对(dui)节(jie)约生产(chan)成(cheng)本(ben)，满(man)足(zu)人类正(zheng)常生产生(sheng)活需求起着至(zhi)关(guan)重要的作用。
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