1、前言(yan)
靶材(cai)是(shi)溅(jian)射(she)源(yuan)的一种。通过(guo)多弧的离(li)子态(tai)镀膜(mo)系统或(huo)不(bu)同(tong)形态(tai)不同方(fang)式的镀(du)膜系(xi)统(tong)，或者是利用(yong)磁(ci)场控制溅射在(zai)严(yan)格(ge)可(ke)控的(de)工艺以(yi)及一(yi)定的(de)实验条(tiao)件(jian)下，溅(jian)射(she)在(zai)不同(tong)功能的(de)基板上形(xing)成(cheng)各种功能薄(bao)膜(mo)的(de)溅射(she)源(yuan)。
本(ben)文(wen)提(ti)到的ITO靶材，属于一(yi)种极(ji)为重要(yao)的(de)N型(xing)半(ban)导体(ti)材料(liao)，利(li)用(yong)不(bu)同功率密度、不(bu)同(tong)输(shu)出波形(xing)的激(ji)光与ITO靶材相互作(zuo)用(yong)时，会产(chan)生(sheng)相(xiang)应(ying)的(de)破坏(huai)效应(ying)、杀伤(shang)效(xiao)应，从而实(shi)现(xian)人们(men)想(xiang)要(yao)的不(bu)同(tong)目(mu)的(de)。
在各类液晶显(xian)示(shi)器上(shang)有(you)着至(zhi)关(guan)重(zhong)要(yao)的(de)应用。为(wei)了(le)得(de)到(dao)性能(neng)更(geng)优(you)异，稳定性更(geng)好，利(li)用率(lv)更高的(de)ITO靶(ba)材，首先，我们(men)需要保证所要使用(yong)的(de)ITO靶(ba)材，其(qi)中的氧(yang)化铟（In2O3）与氧化(hua)锡（SnO2）的(de)质(zhi)量分(fen)数之比为9：1。
目前(qian)我国高(gao)端(duan)ITO靶(ba)材(cai)的制(zhi)造仍(reng)然受到日本(ben)、韩国(guo)、美(mei)国(guo)等发(fa)达(da)国(guo)家(jia)的制约，在(zai)国际相关产业的贸(mao)易(yi)方面处(chu)于(yu)相(xiang)对劣(lie)势(shi)，从(cong)而(er)也对我(wo)国(guo)进一(yi)步扩大(da)平板显(xian)示(shi)行业(ye)的投(tou)入，提(ti)高平板
显示行业的(de)科(ke)学技(ji)术水(shui)平产生(sheng)了(le)较(jiao)大(da)的(de)不(bu)利影响(xiang)。可以看(kan)出(chu)，掌握高端ITO靶材(cai)的(de)制造(zao)技术(shu)，促进(jin)其(qi)产(chan)业化生产对于我(wo)国未(wei)来(lai)的半(ban)导体(ti)行业(ye)、平板(ban)显(xian)示行(xing)业(ye)有着重(zhong)大的(de)意义(yi)。因(yin)此(ci)，本(ben)文着(zhe)重(zhong)提出(chu)了(le)一些在(zai)目前(qian)国(guo)内(nei)常规加(jia)工(gong)ITO靶材时的工艺(yi)改良方式方(fang)法，以(yi)及(ji)一些(xie)提高(gao)平(ping)面(mian)ITO靶(ba)材利用率(lv)的方(fang)法供(gong)参(can)考(kao)。
2、 ITO靶(ba)材的(de)几(ji)种(zhong)制(zhi)备方(fang)法(fa)
ITO靶(ba)材的(de)制(zhi)备生产工(gong)艺(yi)、技术(shu)设备以(yi)及(ji)性能(neng)指(zhi)标等(deng)已较为统(tong)一(yi)稳(wen)定(ding)。目前(qian)国际上较为安全的、普(pu)遍采(cai)用(yong)的高效(xiao)生(sheng)产(chan)ITO靶材的(de)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)分为以下几种：热(re)等(deng)静(jing)压(ya)法(fa)，热压(ya)法，冷(leng)等静(jing)压(ya)法，烧(shao)结法(fa)，注浆(jiang)成(cheng)型法(fa)等等。
3、平(ping)板行业对(dui)ITO靶材的(de)主要(yao)性能(neng)要求(qiu)
当(dang)前，ITO靶(ba)材(cai)最(zui)重要(yao)的应用(yong)行(xing)业(ye)为平板显示行业，在液(ye)晶(jing)显(xian)示器(qi)（LCD）中(zhong)的应(ying)用(yong)尤为广(guang)泛(fan)。
经过长期的(de)发(fa)展，液晶(jing)显示器的(de)产品(pin)品(pin)质在(zai)不断(duan)提升，成(cheng)本(ben)日(ri)益(yi)下(xia)降(jiang)，因(yin)而(er)对(dui)ITO靶(ba)材(cai)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)、相(xiang)对(dui)密度(du)等(deng)指(zhi)标的要求(qiu)也在(zai)不(bu)断(duan)上(shang)升。所以说，为了顺(shun)应(ying)液(ye)晶显(xian)示器的发展潮(chao)流(liu)，促(cu)进平(ping)板(ban)显示(shi)行(xing)业(ye)高质量发展(zhan)，未来平板显(xian)示行(xing)业对(dui)ITO靶(ba)材(cai)的应用(yong)要求(qiu)有以(yi)下的(de)几方面(mian)的趋(qu)势(shi)。
3.1 提(ti)高(gao)ITO靶材(cai)的相(xiang)对(dui)密(mi)度(du)
在ITO靶材(cai)相(xiang)对密(mi)度(du)不高的(de)情况(kuang)下(xia)，可(ke)供(gong)有效溅射(she)加工(gong)的面积(ji)亦相(xiang)当有(you)限，并(bing)且(qie)还(hai)可能对(dui)溅(jian)射速率(lv)的(de)提高(gao)形成很大的(de)阻(zu)碍。提(ti)高(gao)ITO靶(ba)材的相对密(mi)度，可(ke)令(ling)其(qi)表面(mian)更(geng)趋于平(ping)整(zheng)可控(kong)，减(jian)少(shao)表(biao)面不同(tong)地方(fang)的电阻率(lv)等(deng)理化性能的差异，进(jin)而(er)获(huo)得(de)更(geng)优质、更(geng)利于(yu)后续(xu)加工(gong)的ITO靶材(cai)。与此同时(shi)亦提(ti)高(gao)了(le)ITO靶材的(de)使(shi)用寿命。
3.2 充分降(jiang)低(di)电(dian)阻(zu)率
由(you)于近年来液晶(jing)显示(shi)器的发展不(bu)断趋(qu)向(xiang)于(yu)功能(neng)化(hua)、精(jing)细化、驱(qu)动程(cheng)序(xu)的(de)差异化等(deng)。因此(ci)，为(wei)了满足液晶(jing)显(xian)示器的发(fa)展进(jin)步(bu)需(xu)求，ITO靶材(cai)需(xu)进一步(bu)调(diao)整(zheng)加(jia)工方(fang)式(shi)，以获(huo)得更(geng)低(di)电(dian)阻率(lv)的透明导电膜。
3.3 平(ping)面(mian)尺(chi)寸(cun)大型(xing)化(hua)，结构一体(ti)化(hua)
随着(zhe)户外巨(ju)型液(ye)晶(jing)显(xian)示器(qi)的(de)日益广泛应(ying)用(yong)，有机(ji)光(guang)激(ji)发显(xian)示(shi)器大(da)型(xing)化的(de)发(fa)展(zhan)趋势(shi)，ITO靶(ba)材(cai)的(de)自(zi)身尺(chi)寸(cun)亦必(bi)须(xu)向(xiang)大型化发展才(cai)能(neng)适应使用(yong)要(yao)求。但当前由(you)于技(ji)术(shu)能(neng)力稍有(you)欠缺(que)，往(wang)往较大面积的(de)ITO靶材均由(you)多块小(xiao)面(mian)积(ji)ITO靶材(cai)拼(pin)接(jie)组(zu)装(zhuang)而成(cheng)，这将导(dao)致(zhi)拼(pin)接(jie)处(chu)的部(bu)分(fen)镀膜(mo)质量严(yan)重(zhong)下(xia)降，也为终端(duan)显(xian)示(shi)的(de)清(qing)晰(xi)度(du)带(dai)来较大影响。因(yin)此(ci)，为了(le)提(ti)高液晶显示器的显(xian)示质量(liang)，进(jin)而更(geng)好(hao)地实(shi)现更多的(de)附(fu)加(jia)功(gong)能(neng)等(deng)，ITO靶(ba)材的(de)大型化、一体化(hua)是(shi)未(wei)来(lai)发(fa)展(zhan)的(de)必(bi)然要(yao)求。
3.4 使(shi)用(yong)高(gao)效(xiao)化(hua)
当(dang)前(qian)，ITO靶(ba)材(cai)最(zui)重要(yao)的溅(jian)射(she)加工(gong)使用部分位(wei)于(yu)靶材(cai)的(de)四周(zhou)，ITO靶(ba)材(cai)中(zhong)心部分(fen)的(de)利(li)用率(lv)低大(da)大提(ti)高(gao)了生(sheng)产(chan)成(cheng)本以及加工(gong)成本。为了更高(gao)效地(di)利用ITO靶(ba)材，根据节能(neng)减(jian)排(pai)，降本(ben)促效(xiao)的原(yuan)则(ze)，提(ti)高(gao)ITO靶(ba)材全尺(chi)寸全(quan)方位(wei)的使用(yong)效(xiao)果(guo)和使用(yong)质(zhi)量(liang)刻(ke)不(bu)容(rong)缓(huan)。
4、提高平面(mian)ITO靶材(cai)利用率的(de)几种方法
4.1 采(cai)用改良(liang)的(de)湿法(fa)成型方(fang)法(fa)
目(mu)前(qian)，ITO靶材(cai)的(de)成型工(gong)艺主要分(fen)为(wei)干法成型工艺(yi)和(he)湿(shi)法(fa)成型(xing)工艺两种。干(gan)法(fa)成型工(gong)艺(yi)易(yi)于自(zi)动(dong)化(hua)生产，工艺亦相对(dui)成(cheng)熟，但是(shi)危(wei)险性高(gao)，更(geng)难获得大(da)尺寸ITO靶(ba)材(cai)的缺点(dian)。相对湿(shi)法成型现(xian)已逐渐成熟(shu)，其中包括挤压成型、凝(ning)胶(jiao)注(zhu)模成(cheng)型、注(zhu)浆成型等，注浆成型工艺更便(bian)于(yu)人(ren)为(wei)调(diao)节(jie)。
注浆(jiang)成型(xing)是(shi)基(ji)于(yu)石膏模(mo)具(ju)具(ju)有大(da)量能够(gou)吸(xi)收水(shui)分的(de)毛(mao)细(xi)孔的物(wu)理(li)性质(zhi)，将ITO 粉末配(pei)成浆(jiang)料(liao)后注入(ru)至(zhi)石膏(gao)模(mo)具(ju)，水(shui)分在被(bei)模具(ju)吸(xi)入(ru)后便形(xing)成具有一定(ding)厚(hou)度(du)的(de)均(jun)匀泥层，在(zai)脱(tuo)水干(gan)燥(zao)的过(guo)程(cheng)中(zhong)形成一定(ding)强度(du)的ITO靶材坯体(ti)。因(yin)此(ci)，可(ke)通(tong)过(guo)控(kong)制石膏模具(ju)毛细(xi)孔(kong)的(de)分布，调整注(zhu)入浆(jiang)料的压力(li)与(yu)时(shi)间(jian)和(he)模具吸入(ru)浆料(liao)水分的时(shi)间(jian)，进(jin)而(er)令ITO靶(ba)材坯(pi)体(ti)的(de)成(cheng)型效果(guo)更(geng)为(wei)均匀(yun)，以便(bian)后(hou)续加工获(huo)得综(zong)合性(xing)能更(geng)稳定(ding)，颗粒(li)分布更(geng)均匀(yun)、利(li)用率(lv)更高(gao)的(de)ITO靶(ba)材。
4.2 控制(zhi)注(zhu)浆成(cheng)型前(qian)原料的(de)固含(han)量(liang)以(yi)及黏度(du)
在进行注浆成(cheng)型(xing)前，需按一(yi)定比例的配(pei)比(bi)进(jin)行(xing)ITO 浆(jiang)料的调(diao)配(pei)，并需要(yao)往浆料内部添(tian)加(jia)必(bi)须的(de)添加(jia)剂(ji)以(yi)确保浆(jiang)料均匀混(hun)合的(de)过(guo)程(cheng)中(zhong)保(bao)持湿(shi)度(du)、润滑度以(yi)及(ji)减少(shao)气泡(pao)生成(cheng)。在浆(jiang)料调(diao)配的过程中，固含量(liang)是一(yi)个极为(wei)重要(yao)的指标(biao)，即(ji)氧化(hua)铟与氧化(hua)锡(xi)的(de)质量之和(he)占浆(jiang)料总(zong)质量的(de)百(bai)分比。经过多(duo)次重(zhong)复实(shi)验(yan)，认为在(zai)固含量(liang)为(wei)80% 左(zuo)右(you)时(shi)，可有(you)效(xiao)避免(mian)因(yin)固(gu)含量过(guo)低(di)而(er)导(dao)致(zhi)ITO靶(ba)材(cai)坯(pi)体(ti)成(cheng)型时所可能(neng)发(fa)生(sheng)的坯(pi)体(ti)开(kai)裂现象(xiang)，同时也(ye)避(bi)免了固含量过(guo)高导(dao)致浆(jiang)料(liao)流动(dong)性变(bian)差，甚(shen)至(zhi)无(wu)法把浆(jiang)料(liao)注入(ru)或(huo)注入(ru)速率(lv)过(guo)慢的(de)现象。在(zai)固含(han)量为80% 左右时(shi)，可(ke)保证(zheng)浆(jiang)料的黏(nian)度在100 毫帕(pa)斯卡(ka)秒与(yu)300 毫(hao)帕(pa)斯卡秒(miao)之间。浆(jiang)料(liao)有足够(gou)的流动性可(ke)令ITO靶(ba)材(cai)坯体(ti)成(cheng)型(xing)时(shi)更加流畅(chang)，颗(ke)粒(li)分布(bu)更(geng)为均(jun)匀，从(cong)而(er)获(huo)得(de)利(li)用(yong)率(lv)的更高(gao)的ITO靶(ba)材。
4.3 脱(tuo)脂烧结(jie)一(yi)体化(hua)的(de)高(gao)温(wen)致密化(hua)方法(fa)
由于在(zai)注浆成型(xing)的(de)过程(cheng)中添(tian)加了(le)一(yi)定量的(de)添加剂(ji)，因此(ci)，在(zai)进行(xing)ITO靶(ba)材(cai)高(gao)温(wen)致密(mi)化(hua)之前，必须(xu)先(xian)通过适(shi)当(dang)的(de)去介(jie)质(zhi)工艺(yi)，方能获(huo)得相对(dui)密(mi)度(du)更高，杂(za)质含(han)量更低(di)的(de)ITO靶(ba)材。一(yi)般而言(yan)，要(yao)达到(dao)去介质的效果(guo)，采(cai)用(yong)适当升(sheng)温(wen)的方法(fa)是最合(he)适(shi)的。但在(zai)去(qu)介(jie)质(zhi)后(hou)，ITO靶(ba)材(cai)坯(pi)体(ti)会暂(zan)时(shi)地处(chu)于(yu)相对脆(cui)弱(ruo)，容(rong)易(yi)开裂(lie)的(de)状(zhuang)态(tai)，为了避免人为(wei)对(dui)ITO靶(ba)材(cai)坯体造成不(bu)必(bi)要(yao)的(de)伤(shang)害(hai)，可(ke)以(yi)通过(guo)脱脂(zhi)烧(shao)结一(yi)体(ti)化的加工方(fang)式(shi)进行(xing)避(bi)免(mian)。通过(guo)利(li)用脱脂(zhi)——烧(shao)结(jie)一(yi)体(ti)炉(lu)，在去(qu)介(jie)质(zhi)工(gong)艺(yi)完(wan)成(cheng)后继续(xu)保(bao)温一(yi)段(duan)时(shi)间，确(que)保(bao)介质充(chong)分(fen)得到挥(hui)发的同时又(you)不破(po)坏ITO靶(ba)材(cai)坯(pi)体(ti)的形状，然(ran)后(hou)进(jin)行高温(wen)致密(mi)化(hua)的(de)加工操(cao)作，这样(yang)更有(you)利(li)于获得尺寸更(geng)大、结(jie)构一体化、不(bu)易开(kai)裂(lie)、利用(yong)率(lv)更高的(de)ITO靶(ba)材。
4.4 改变ITO靶(ba)材(cai)成(cheng)型形状(zhuang)
传(chuan)统平(ping)面ITO靶材(cai)的形(xing)状(zhuang)为矩(ju)形，具(ju)有(you)便(bian)于(yu)成(cheng)型(xing)加(jia)工的特点(dian)。然(ran)而(er)在(zai)ITO靶(ba)材(cai)溅射(she)加(jia)工的(de)过程(cheng)中(zhong)由于磁控溅(jian)射存在(zai)磁(ci)耦(ou)合效应(ying)，因此ITO靶(ba)材(cai)在(zai)不(bu)同位置被(bei)蚀(shi)刻的(de)速(su)率(lv)是(shi)不一(yi)样的，导致(zhi)矩(ju)形ITO靶材(cai)的利用区(qu)域主(zhu)要集(ji)中在矩(ju)形(xing)的四条边(bian)上，利(li)用(yong)率不(bu)高。要想解决此(ci)问(wen)题，提高ITO靶材的利用(yong)率，可(ke)以(yi)把(ba)ITO靶材的加(jia)工形(xing)状(zhuang)设(she)计(ji)为(wei)“工(gong)字(zi)型”。
采用(yong)“工字型(xing)”的结构，可(ke)大(da)大(da)提高平(ping)面ITO靶材(cai)的(de)利用率(lv)，同(tong)时(shi)也让ITO靶材的(de)中心(xin)处更接近于边(bian)缘，提(ti)高(gao)了溅射时的(de)均(jun)匀(yun)性。
4.5 溅(jian)射时(shi)合(he)理调整(zheng)磁场分(fen)布
在(zai)实际磁控溅(jian)射的过程(cheng)中(zhong)，用(yong)于(yu)磁控溅射(she)的强(qiang)磁铁(tie)两(liang)端的(de)磁力线分(fen)布更(geng)为(wei)密集，也(ye)就是(shi)说(shuo)该(gai)处(chu)的磁(ci)场强度更(geng)大。因(yin)此，对于(yu)平(ping)面(mian)ITO靶材(cai)而(er)言(yan)，在(zai)两端(duan)的(de)边缘位(wei)置更(geng)容易(yi)被(bei)蚀(shi)刻(ke)。综(zong)合考虑(lv)，可在(zai)磁(ci)铁(tie)的上(shang)下(xia)端(duan)适当位(wei)置(zhi)贴上(shang)消磁片(pian)，进而(er)调整(zheng)磁场分(fen)布，以(yi)达到整块(kuai)靶材的蚀(shi)刻速(su)度接近(jin)甚(shen)至(zhi)是(shi)相同的(de)效果，此举同(tong)样有(you)利(li)于提(ti)高(gao)ITO靶(ba)材的(de)利(li)用(yong)率。
5、结(jie)束语
本文(wen)结(jie)合生产(chan)实际(ji)，着(zhe)重介绍(shao)了几(ji)种(zhong)提高平面(mian)ITO靶材利用率的(de)方法，可行(xing)性(xing)与(yu)实用性较(jiao)强(qiang)。随着(zhe)科技和(he)材(cai)料(liao)技(ji)术(shu)的飞(fei)速(su)发展，ITO靶(ba)材(cai)的(de)应用(yong)将越(yue)来越广(guang)泛(fan)，提高ITO靶材(cai)的利(li)用率(lv)，对节(jie)约生产成(cheng)本(ben)，满足人(ren)类正常(chang)生产生活需(xu)求(qiu)起(qi)着(zhe)至关重要(yao)的作用。
相关链(lian)接
