[发明专利]柔性磁控溅射镀膜横向均匀性控制装置

说明书

技术领域

本技术涉及一种柔性磁控溅射镀膜横向均匀性控制装置，属于磁控溅射镀膜技术领域。

背景技术

磁控溅射原理是电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。

常规磁控溅射镀膜的工作气体系统,由工作气体储罐、气体压力稳定器组和气嘴排成。工作气体通过压力稳定器后再通过气嘴排送气，压力稳定器控制输出气体总压力稳定，单位时间输出的气体总流量固定。优点是设备简单，造价低。缺点是靶面溅射程度受到系统真空度稳定等影响。

后来在磁控溅射镀膜系统中加入手动流量控制器，其工作气体通过一个气嘴排供气，气体流量通过手动流量控制器调整，以解决因真空系统稳定性影响到溅射程度的一致性。但缺点是，手动控制的反应速度不及真空舱内受影响的变化速度。控制影响滞后，精度低。

现在多采用等离子体辐射监视系统（PEM），用于替代手动调节工作气体流量，以解决磁控溅射反应速度，解决溅射程度的稳定性和一致性。

在真空镀膜反应溅射过程中，来自真空镀膜放电等离子体的发射光谱的谱线位置，取决于真空镀膜靶材、真空镀膜气体成分和真空镀膜化合物的组成。根据这种真空镀膜放电等离子体发射光谱强度的变化就可以用来控制真空镀膜反应溅射的工艺过程。真空镀膜等离子体的发射光谱通过真空镀膜溅射室内的平行光管、光纤系统传输到真空镀膜溅射室外的过滤器，再经过光电倍增管、预放大器输入到PEM控制器，并与强度设定点相比较，然后输出信号到压电阀上，操纵压电阀的开启与关闭，以控制输入到真空镀膜溅射室内真空镀膜反应气体的流量。由于真空镀膜靶的中毒非常快，所以这个压电阀的反应速度必须与化学反应时间（-1ms）处于同一量级。采用上述PEM的闭环控制的方法，能够使真空镀膜溅射状态维持在迟滞回线上的任意一个工作点。特别对于真空镀膜反应溅射沉积TiO₂、SnO₂和ITO真空镀膜薄膜，其真空镀膜工艺稳定性得到了大大改善。但是，它不能解决横向各点溅射反应程度的控制，对于横向膜厚度、面阻抗及光线透过等指标的均匀性控制不能起到控制作用。

横向各点气体流量不尽相同，但效果——溅射点气体流向靶面得离子体密度分布等同

但由于磁场分布的均匀性、系统真空度分布的不均衡、柔性基材内部气体、水分释放等因素的影响，使得靶面离子浓度不均衡，从而影响到溅射程度，造成溅射沉积密度分布不均，最终影响到基材表面镀膜膜层厚度的一致性。

发明内容

为克服现有技术的不足，本技术提供了一种可控制横向各点溅射程度一致性的柔性磁控溅射镀膜横向均匀性控制装置。

本技术采取的技术方案为：一种柔性磁控溅射镀膜横向均匀性控制装置，包括喷嘴排、磁控溅射程度监测探头、磁控溅射程度分析比较装置、阀门开度控制装置、电动阀门、气体压力稳压装置、气体气源，所述喷嘴排上设有气体喷嘴，所述磁控溅射程度监测探头有多个，用于检测气体喷嘴的溅射程度，磁控溅射程度监测探头通过屏蔽电信号输出线与磁控溅射程度分析比较装置输入端相连接，磁控溅射程度分析比较装置的输出端通过屏蔽电信号输出线与阀门开度控制装置相连接，阀门开度控制装置用于控制电动阀门的开闭度，每个气体喷嘴上均单独设有电动阀门，气体气源通过不锈钢管依次与气体压力稳压装置、电动阀门、气体喷嘴相连。

作为本技术优选的技术方案，所述喷嘴排上相邻气体喷嘴之间的距离小于500mm。

作为本技术优选的技术方案，所述磁控溅射程度监测探头之间的距离小于500mm。

本技术柔性磁控溅射镀膜横向均匀性控制装置能控制横向各点溅射程度一致，从而控制对应点气体分布密度，达到控制横向相应各点沉积率的目的，使得横向各点膜性能指标均匀一致。本技术中喷嘴排上各个气体喷嘴可根据横向各点均匀性分布状况实时调节喷嘴流经气体流量,控制溅射程度。由于本技术柔性磁控溅射镀膜横向均匀性控制装置喷嘴排上喷嘴密度较其它类型装置喷嘴密集度要高，占用空间体积少，可以将溅射镀膜靶机部分体积做的较小，有利于整体空间的缩小，节省能源，减少镀膜质量干扰因素。

附图说明

图1为本技术的结构示意图。

下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步阐明。

具体实施方式

实施例1