用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统及监控方法与流程

本发明涉及移动显示器制造技术领域，尤其涉及一种用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统及监控方法。

背景技术：

在tft基板制作过程中，需要在玻璃基板上沉积al、mo、ti、cu等金属膜以及ito、igzo等非金属膜，该制程通常使用物理气象沉积机(pvd)完成；pvd工作原理是利用电浆中的ar离子，对靶材(target)进行轰击，溅射出靶材原子，转移到玻璃基板表面完成膜层的沉积；机台根据沉积膜层的需要安装相应的靶材，靶材随着使用时间的延长不断被消耗，目前机台上靶材消耗完毕无法及时发现，易发生靶材被击穿的状况，对背板和产品造成影响，为了防止该情况发生，需要及时掌握靶材的消耗情况。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统，包括设于溅射成膜装置内的靶材，所述靶材的两个端部连接有重量测试仪，所述重量测试仪连接有中央控制系统。

本发明提出的用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统，通过对靶材消耗状况的实时检测，能够最大程度利用靶材，避免靶材击穿问题发生，提高靶材使用效率以及溅射成膜装置所制造的成品质量。

在一个实施例中，所述靶材包括两个第一靶材单元和至少一个第二靶材单元，其中，两个所述第一靶材单元位于所述靶材的两端，所述第二靶材单元设于两个所述第一靶材之间，其中，两个所述第一靶材单元与所述重量测试仪相连。

在一个实施例中，所述第一靶材单元远离所述溅射成膜装置内的基板一侧与所述重量测试仪相连，使靶材与重量测试仪之间的连接结构不会对成膜过程产生影响。

在一个实施例中，所述第一靶材单元通过回路探针与所述重量测试仪相连，回路探针为两根，每根探针一端与重量测试仪相连，另一端与一个第一靶材单元相连，以形成检测回路。

在一个实施例中，所述靶材远离所述基板的一侧设置有黏结层，所述靶材通过所述黏结层连接有靶材背板，所述回路探针穿过所述靶材背板以及黏结层与所述第一靶材单元相连。将靶材绑定到靶材背板上，使靶材结构更为稳定。

在一个实施例中，所述回路探针包括线缆和与所述线缆相连的探针本体，其中，所述探针本体与所述第一靶材单元相连。

在一个实施例中，所述探针本体包括绝缘针杆和套设于所述绝缘针杆中的导电头，其中，所述绝缘针杆穿过所述靶材背板以及黏结层使导电头与所述第一靶材单元相连，保证了回路探针仅与靶材导通，而不与靶材背板和黏结层导通，避免了靶材背板和黏结层给检测带来影响。

在一个实施例中，所述中央控制系统连接有报警器，以使监控系统的警报效果更好。

根据本发明的另一方面，提出了根据以上监控系统用于监控靶材消耗状况的方法，包括以下步骤：

s1接通电源，溅射成膜装置开始工作；

s2重量测试仪通过回路探针测量出靶材的重量并将测量到的靶材的重量数据实时反馈到中央控制系统；

s3中央控制系统根据获取的靶材的重量数据自动生成靶材实时重量变化曲线；

s4中央控制系统将所述靶材实时重量变化曲线与靶材标准重量变化曲线进行实时对比，当靶材所消耗的重量达到预设消耗重量时，中央控制系统控制溅射成膜装置终止放电。

在一个实施例中，在步骤s4中，中央控制系统控制溅射成膜装置终止放电的同时，中央控制系统控制报警器发出警报。

与现有技术相比，本发明所述的监控系统通过设置重量测试仪，并使重量测试仪与靶材消耗最快的两个位置相连以构成检测回路，能够实时监控靶材消耗状况，避免靶材击穿问题发生。同时，本发明所述的监控系统通过设置仅与靶材相导通的回路探针，能够最大程度的提高测重结果的准确率。

本发明所述的监控靶材消耗状况的方法通过生成靶材的实时重量变化曲线，能够更直观的显示出靶材重量的变化，该方法通过对靶材实时重量变化曲线进行监控，能够有效地保证靶材不会被击穿。

本发明结构设计合理，经济实用，能够最大程度利用靶材，提高靶材使用效率以及溅射成膜装置所制造的成品质量。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统的结构示意图；

图2为本发明靶材的结构示意图；

图3为本发明溅射成膜装置的结构示意图；

图4为本发明探针和靶材的连接结构图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，其为本发明用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统的结构示意图。如图所示，本发明提出的监控系统包括设于溅射成膜装置内的靶材1，靶材1的两个端部连接有重量测试仪2，重量测试仪2连接有中央控制系统3。

靶材1是本发明中的监控对象，其设于溅射成膜装置的内部，是溅射成膜过程中十分重要的一个部件，靶材1的合理运用能够保证成膜的质量。本发明为了避免靶材1击穿问题发生，需要保证靶材1的每一个位置都不会被击穿，进而的需要确保靶材1的消耗最快的部位不被击穿。因此，本发明需要经分析找到靶材1的消耗最快的两个位置，根据生产经验可知，在一般情况下，靶材1的消耗最快的两个位置为靶材1的两个端部，因此，本发明使靶材1的两个端部与重量测试仪2相连，形成检测回路，以避免靶材1击穿问题的发生。

重量测试仪2是一种重量检测工具，其重量检测范围一般在12-1200g，精度一般为±0.4，在本发明中，重量测试仪2一方面与靶材1的两个端部相连，形成检测回路，用于检测靶材1的重量，另一方面与中央控制系统3相连，将检测出的靶材1的重量数据传递给中央控制系统3。

中央控制系统3与重量测试仪2相连，其接收重量测试仪2传送来的靶材1的重量数据，并根据靶材1的重量数据自动生成靶材实时重量变化曲线，在中央控制系统3的内部还设有靶材标准重量变化曲线，中央控制系统3将靶材实时重量变化曲线与靶材标准重量变化曲线进行实时对比，当靶材1的重量达到预设重量时，则表示靶材1将要被击穿，中央控制系统3控制溅射成膜装置终止放电。

需要说明的是，本发明所述的溅射成膜装置是利用pvd(物理气象沉积机)完成成膜工作，pvd工作原理是利用电浆中的ar离子，对靶材1进行轰击，溅射出靶材原子，转移到玻璃基板表面完成膜层的沉积。

如图2所示，为了更好的分析找到靶材1的消耗最快的两个位置，靶材1可包括两个第一靶材单元12和至少一个第二靶材单元，其中，两个第一靶材单元位于靶材的两端，第二靶材单元设于两个第一靶材12之间，进而的，两个第一靶材单元12即为靶材1的消耗最快的两个位置，这两个第一靶材单元12与重量测试仪2相连，所测得的重量数据作为形成靶材实时重量变化曲线的基础。另外，在本实施例中，可以进一步将第一靶材单元12细分成多个第一靶材子单元13，确定出靶材1消耗最快的第一靶材子单元13，使第一靶材子单元13与重量测试仪2相连，可以更好的避免靶材1击穿问题的发生。如图3所示，靶材1设置于溅射成膜装置的腔体7里，第一靶材单元12的远离溅射成膜装置内的基板71的一侧通过回路探针4与所述重量测试仪2相连，由于第一靶材单元12与重量测试仪2的连接方式为有线连接，若将第一靶材单元12的靠近基板71的一侧与重量测试仪2相连，会对成膜过程产生影响，因此，本发明使第一靶材单元的远离基板71的一侧通过回路探针4与重量测试仪2相连。

另外，靶材1的远离基板71的一侧还设置有黏结层5，靶材1通过黏结层5设置于靶材背板6上，回路探针4穿过靶材背板6以及黏结层5与第一靶材单元12相连。本发明将靶材1绑定到靶材1背板上，能够使靶材1结构更为稳定。

此外，所述靶材1的远离所述基板71的一侧设置有若干磁石72，基板71的远离所述靶材1的一侧设置有交叉设置有第一永磁板73和第二永磁板74，且彼此相邻的第一永磁板73和第二永磁板74的极性方向相反，腔体7连接有惰气输入通道75，这些部件共同促成了溅射成膜装置的成膜反应。

如图4所示，回路探针4包括线缆，线缆由线缆保护层43和设于线缆保护层43内的探针导线44组成，线缆连接有探针本体，探针本体由绝缘针杆42和套设于所述绝缘针杆42内的导电头41组成。其中，绝缘针杆42与线缆保护层43固定连接，连接方式可以为插接、螺栓连接和焊接等；其中，导电头41的一端与第一靶材单元12相连，另一端从绝缘针杆42的内部穿过与探针导线44相连。在本发明所述的监控系统工作时，靶材背板6以及黏结层5仅能与绝缘针杆42接触，不能与导电头41相接触，进而的，保证了回路探针4仅与靶材1导通，而不与靶材背板6和黏结层5导通，避免了靶材背板6和黏结层5给检测带来影响。

根据本发明，中央控制系统3还连接有报警器，报警器具体可以选择声光报警器，包括光电装置和蜂鸣器。其中，光电装置包括闪烁的led灯，发光二极管或ic器件等其他可实现闪烁的电子元器件，其中，led灯可以包括不同的颜色，该光电装置能够带给监控人员十分显著的警示。其中，蜂鸣器具有较大的声音，当监控人员背对报警器时，蜂鸣器使报警器仍能带给监控人员十分显著的警示。通过设置报警器，本发明所述的监控系统能够提醒监控人员及时更换靶材1，提高工作效率。

除根据本发明第一方面提出的用于溅射成膜装置中的靶材消耗状况监控系统外，另一方面，本发明还提出了一种根据上述监控系统用于监控靶材消耗状况的方法，该方法主要包括以下四个步骤：

步骤s1将电源接通，使溅射成膜装置开始工作，同时，本发明所述的监控系统也开始工作；

需要说明的是，在进行本步骤前，首先要确定溅射成膜装置以及本发明所述的监控系统中的各部件均组装完成且安全连接。如有必要，需要进行一些安全性测试，以保证工作时的安全。

步骤s2通过回路探针4，重量测试仪2实时的测量出靶材1的重量，同时，重量测试仪2将测量到的靶材1的重量数据实时反馈到中央控制系统3。

需要说明的是，靶材1的重量需要在重量测试仪2的量程范围内，为了避免靶材1击穿发生，重量测试仪2需要较高的精度。

步骤s3通过导线，中央控制系统3获取到从重量测试仪2传送过来的实时的靶材1的重量数据，同时，中央控制系统3根据获取的靶材1的重量数据自动生成靶材实时重量变化曲线。

需要说明的是，为了使中央控制系统3能够自动生成靶材实时重量变化曲线，需要在工作前向中央控制系统3载入能够自动生成靶材实时重量变化曲线的程序，该技术能够从现有技术中得知。

步骤s4使中央控制系统3将在步骤s3生成的靶材实时重量变化曲线与靶材标准重量变化曲线进行实时对比，当靶材1所消耗的重量达到预设消耗重量时，中央控制系统3控制溅射成膜装置终止放电。

需要说明的是，靶材标准变化曲线在工作前已被载入到中央控制系统3中，将靶材实时重量曲线与靶材标准重量变化曲线实时对比，能够显示出靶材1的重量是否在正常的范围内变化，当靶材1的重量异常减少时，监控人员能够及时发现并调整。

另外，预设消耗重量为中央控制系统3所允许的靶材1的最小重量，当靶材的实时变化曲线到达该最小重量时，中央控制系统3控制溅射成膜装置终止放电。

在步骤s4中，中央控制系统3控制溅射成膜装置终止放电的同时，中央控制系统3还能够控制报警器发出警报，提醒监控人员更换靶材1，避免靶材1击穿发生。根据该步骤，使监控人员及时更换靶材1，能够大大的提高工作效率。

综上所述，本发明所述的监控系统通过设置重量测试仪2，并使重量测试仪2与靶材1消耗最快的两个位置相连以构成检测回路，能够实时监控靶材1消耗状况，避免靶材1击穿问题发生。同时，本发明所述的监控系统通过设置仅与靶材1相导通的回路探针4，能够最大程度的提高测重结果的准确率。

本发明所述的监控靶材消耗状况的方法通过生成靶材实时重量变化曲线，能够更直观的显示出靶材1重量的变化，该方法通过对靶材实时重量变化曲线进行监控，能够有效地保证靶材1不会被击穿。

本发明结构设计合理，经济实用，能够最大程度利用靶材1，提高靶材1使用效率以及溅射成膜装置所制造的成品质量。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。