真空状态下靶材厚度的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种真空状态下靶材厚度的检测方法，该检测方法包括：制定自检溅射工艺，其中溅射功率和工艺气体压强被设置为固定值；溅射设备和靶材首次配合使用时，启动溅射设备执行自检溅射工艺对靶材进行溅射直至靶材被击穿，记录执行过程中电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系，若靶材是导电靶材则电压电流参数是溅射电压和/或溅射电流，若靶材是不导电靶材则电压电流参数是射频溅射工艺产生的直流偏压；在溅射设备和靶材再次配合使用的过程中，当需要对靶材的厚度进行检测时启动溅射设备执行自检溅射工艺，在获得稳定的电压电流参数后根据电压电流参数和对应关系确定靶材的厚度。实施本发明专利技术可以在真空状态下快速准确地检测出靶材的厚度。

Detection Method of Target Thickness in Vacuum State

The invention provides a method for measuring the thickness of target in vacuum state, which includes: establishing self-checking sputtering process, in which sputtering power and process gas pressure are set to a fixed value; starting sputtering equipment to perform self-checking sputtering process to sputter target until the target is broken down, recording voltage and current in the process of execution when the sputtering equipment and target are first used together. The corresponding relationship between parameters and target thickness is that if the target is conductive, the voltage and current parameters are sputtering voltage and/or sputtering current, and if the target is non-conductive, the voltage and current parameters are DC bias generated by radio frequency sputtering process; in the process of re-using sputtering equipment and target, when the thickness of the target needs to be measured, the sputtering equipment is started to perform self-execution. After obtaining stable voltage and current parameters, the thickness of the target is determined according to the voltage and current parameters and the corresponding relationship. The implementation of the present invention can quickly and accurately detect the thickness of the target in the vacuum state.

【技术实现步骤摘要】
真空状态下靶材厚度的检测方法
本专利技术涉及磁控溅射
，尤其涉及一种真空状态下靶材厚度的检测方法。
技术介绍
溅射设备中的靶材随着溅射会被不断刻蚀直至打穿，设备使用者需要在靶材打穿之前更换新靶材。过早更换靶材会导致靶材浪费，而过晚更换靶材轻则会导致镀膜产品报废，重则会造成设备损坏，因此，设备使用者必须清楚知道靶材的已使用寿命。目前比较常见的对靶材已使用寿命的检测包括以下两种方式：第一种方式是破除溅射设备的真空后通过目测或者利用卡尺等工件检测靶材的厚度以确定靶材已使用寿命。这种方式虽然可以比较准确地检测靶材的已使用寿命，但由于操作起来非常麻烦，因此极大地降低了生产效率。此外，破除溅射设备真空的操作还容易导致靶材接触大气、水汽等受到污染，进而影响溅射工艺的稳定性。第二种方式是在溅射设备对靶材进行溅射的过程中利用公式溅射功率×溅射时间来计算靶材的已使用寿命，然后将计算得到的已使用寿命与预先设置的寿命上限值进行比较，只要靶材的已使用寿命位于寿命上限值的设置范围内，则认为靶材是安全的。现有技术中，靶材的寿命上限值为使用经验值，通常是溅射设备和靶材首次配合使用时，按照预定的工艺参数对靶材进行溅射直至靶材不能使用并记录整个过程所使用的溅射时间，然后利用公式溅射功率×溅射时间来计算靶材的已使用寿命，并将该已使用寿命作为靶材的寿命上限值。这种方式的优势在于无需破除真空即可快速检测靶材的已使用寿命，但与此同时这种方式也存在着以下的不足之处：(1)靶材的刻蚀速率不仅仅取决于溅射功率和溅射时间的乘积，还与溅射工艺气体流量密切相关，此外，刻蚀速率和溅射功率也并不是线性关系，因此，针对于同一种靶材来说，在不同的溅射工艺下通过对靶材进行溅射直至将其击穿所计算得到的寿命上限值也是不同的。若以一种溅射工艺中所得到的寿命上限值用于多种溅射工艺中，将无法保证在每种溅射工艺中均可准确地检测靶材的已使用寿命；若针对于每种溅射工艺分别计算其寿命上限值，虽然可以保证每种溅射工艺中均可准确检测靶材的已使用寿命，但是由于溅射工艺众多、靶材成本又昂贵，因此会极大增加整个溅射工艺的成本。(2)当更换新的靶材时，靶材的已使用寿命需复位为0，以便于重新开始计算。由于复位操作是由人来执行，因此就会存在忘记复位的情况。此外，还有可能出现靶材并未更换而靶材已使用寿命被复位、以及修改靶材已使用寿命出错的情况。一旦出现上述这些操作失误，则会导致无法准确检测到靶材的已使用寿命。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种真空状态下靶材厚度的检测方法，该检测方法包括：针对靶材制定自检溅射工艺，在该自检溅射工艺中溅射功率和工艺气体压强被设置为固定值，其中，若所述靶材是导电靶材，则所述自检溅射工艺是直流溅射工艺，若所述靶材是不导电靶材，则所述自检溅射工艺是射频溅射工艺；所述靶材和溅射设备首次配合使用时，启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺对所述靶材进行溅射直至所述靶材被击穿，记录所述自检溅射工艺执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度之间的对应关系，其中，若所述靶材是导电靶材，则所述电压电流参数是所述靶材的溅射电压和/或溅射电流，若所述靶材是不导电靶材，则所述电压电流参数是所述射频溅射工艺产生直流偏压；在所述靶材和所述溅射设备再次配合使用的过程中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺，在获得稳定的电压电流参数后根据该稳定的电压电流参数和所述对应关系确定所述靶材的厚度。根据本专利技术的一个方面，在该检测方法中，记录所述自检溅射工艺执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度之间的对应关系包括：在所述自检溅射工艺执行过程中按照预定的时间间隔获取电压电流参数以及所述靶材的厚度，并记录所述电压电流参数和所述靶材的厚度之间的对应关系。根据本专利技术的另一个方面，在记录所述自检溅射工艺执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度之间的对应关系之后，该检测方法还包括：利用插值法计算位于所述时间间隔内的所述电压电流参数与所述靶材的厚度之间的对应关系。根据本专利技术的又一个方面，在该检测方法中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺包括：预先设定针对于所述靶材厚度的检测时间，并在该检测时间自动触发所述溅射设备执行所述自检溅射工艺。根据本专利技术的又一个方面，根据该稳定的电压电流参数和所述对应关系确定所述靶材的厚度之后，该检测方法还包括：根据所述靶材的厚度判断所述靶材是否存在被击穿的危险，若是则进行报警。根据本专利技术的又一个方面，在该检测方法中，所述靶材是圆形靶材、矩形靶材或滚筒形靶材。本专利技术提供的真空状态下靶材厚度的检测方法通过制定自检溅射工艺并在溅射设备和靶材首次配合使用时启动溅射设备执行自检溅射工艺对靶材进行溅射直至靶材被击穿，记录整个过程中电压电流参数(针对导电靶材来说，电压电流参数是靶材的溅射电压和/或溅射电流；针对非导电靶材来说，电压电流参数是射频溅射工艺产生的直流偏压)与靶材厚度之间的对应关系，在后续溅射设备对相同靶材进行溅射的过程中，凡是需要对靶材厚度进行检测时只需要令溅射设备短暂执行自检溅射工艺，即可根据自检溅射工艺下的电压电流参数以及对应关系得到靶材当前的厚度。与现有技术中每次检测靶材厚度必需破除真空的方式相比，本专利技术所提供的检测方法只需在执行自检溅射工艺以确定电压电流参数和靶材厚度对应关系的过程中破除真空，而在后续溅射设备对相同靶材进行溅射的过程中则无需再破除真空，因此不但极大地提高了生产效率，还有效地保证了溅射工艺的稳定性。与现有技术中利用溅射功率×溅射时间确定靶材寿命的方式相比，一方面本专利技术所提供的检测方法只需对一个靶材进行自检溅射工艺得到电压电流参数和靶材厚度之间的对应关系，即可在后续溅射设备执行不同溅射工艺的过程中均可实现靶材厚度的准确测量，也就是说，本专利技术所提供的检测方法具有成本低、适应性广的特点，另一方面在实施本专利技术所提供的检测方法时，无需像现有技术一样人为对靶材寿命进行复位等操作，因此有效地避免了由于操作失误所导致出现检测不准确的情况。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是根据本专利技术的真空状态下靶材厚度的检测方法的一个具体实施方式的流程图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式为了更好地理解和阐释本专利技术，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。在对本专利技术所提供的真空状态下靶材厚度的检测方法进行详细描述之前，首先对本专利技术的基本原理进行说明。具体地，靶材分为导电靶材和非导电靶材，其中，导电靶材多应用于直流溅射，非导电靶材多用于射频溅射。针对于直流溅射来说，在直流溅射的过程中靶材的溅射电压和溅射电流会不断地发生变化。其中，影响溅射电压和溅射电流的因素包括：靶材材质、阴-阳极间距、溅射功率、工艺气体压强以及靶面磁场。若将溅射设备和靶材固定、以及将溅射功率和工艺气体压强设置为固定值，那么在直流溅射过程中，影响溅射电压和溅射电流的因素就只有靶面磁场，其中，靶面磁场越强，靶面附近的等离子体的密度就越大，相应地，溅射电压就越低、溅射电流就越大。也就是说，靶面磁场的变化会影响溅射电压和溅射电流的变化。针对于靶面磁场来说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空状态下靶材厚度的检测方法，该检测方法包括：针对靶材制定自检溅射工艺，在该自检溅射工艺中溅射功率和工艺气体压强被设置为固定值，其中，若所述靶材是导电靶材，则所述自检溅射工艺是直流溅射工艺，若所述靶材是不导电靶材，则所述自检溅射工艺是射频溅射工艺；所述靶材和溅射设备首次配合使用时，启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺对所述靶材进行溅射直至所述靶材被击穿，记录所述自检溅射工艺执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度之间的对应关系，其中，若所述靶材是导电靶材，则所述电压电流参数是所述靶材的溅射电压和/或溅射电流，若所述靶材是不导电靶材，则所述电压电流参数是所述射频溅射工艺产生的直流偏压；在所述靶材和所述溅射设备再次配合使用的过程中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺，在获得稳定的电压电流参数后根据该稳定的电压电流参数和所述对应关系确定所述靶材的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种真空状态下靶材厚度的检测方法，该检测方法包括：针对靶材制定自检溅射工艺，在该自检溅射工艺中溅射功率和工艺气体压强被设置为固定值，其中，若所述靶材是导电靶材，则所述自检溅射工艺是直流溅射工艺，若所述靶材是不导电靶材，则所述自检溅射工艺是射频溅射工艺；所述靶材和溅射设备首次配合使用时，启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺对所述靶材进行溅射直至所述靶材被击穿，记录所述自检溅射工艺执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度之间的对应关系，其中，若所述靶材是导电靶材，则所述电压电流参数是所述靶材的溅射电压和/或溅射电流，若所述靶材是不导电靶材，则所述电压电流参数是所述射频溅射工艺产生的直流偏压；在所述靶材和所述溅射设备再次配合使用的过程中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时启动所述溅射设备执行所述自检溅射工艺，在获得稳定的电压电流参数后根据该稳定的电压电流参数和所述对应关系确定所述靶材的厚度。2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，记录所述自检溅射工艺执行过程中电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张诚，
申请(专利权)人：三河市衡岳真空设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13