CN100535179C - 应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺及设备 - Google Patents
应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺及设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明为一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺及其设备，其包括：至少一辅助供气管，其上设置有喷嘴，用以喷射出与所述的主气管上的喷嘴喷出工作气体相垂直的辅助工作气体；一组输送辅助工作气体的管道；以及控制指定喷嘴喷出辅助工作气体流量的质量流量控制器；一控制单元，用以接收对镀膜厚度的侦测结果，确定对控制指定喷嘴工作的质量流量控制器，喷出的辅助工作气体量。
Description
技术领域
本发明涉及的是是一种镀膜工艺中的膜厚控制技术，特别涉及的是一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺方法和设备。
背景技术
随着国家对节能环保的重视程度日益加深，作为建筑行业所选择的建筑材料也存在的具体的要求，为此大量的建筑物都在使用具有大面积镀膜的玻璃，其已成为建筑行业的规范之一，而目前比较主流的大面积镀膜工艺为磁控溅射镀膜工艺。
所述的磁控溅射镀膜工艺是70年代后发展起来的新型镀膜工艺，其是通过电子在电场作用下加速飞向基片的过程中与惰性气体氩原子发生碰撞，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。同时二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞因此电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，从而提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。对于磁控溅射镀膜这种方式而言，当膜层均匀程度超过一定范围时，人们就可以从玻璃面明显感觉到颜色的差异，如何使薄膜厚度的均匀性达到预计的水平是成膜性质的一项重要指标，因此有必要研究影响磁控溅射均匀性的因素，以便更好的实现磁控溅射均匀镀膜。
经过分析要实现均匀的镀膜，就需要均匀的溅射出靶原子(或分子)，这就要求轰击靶材的氩离子是均匀的且是均匀的轰击的。由于氩离子在电场作用下加速轰击靶材，所以均匀轰击很大程度上依赖电场的均匀。而氩离子来源于被闭合的磁场束缚的电子在运动中不断撞击的工作气体氩气(这种氩气供气的管道往往就具有一条主管道)，为此只有在磁场均匀和工作气体氩气都均匀的情况，才能达到理论上的膜厚均匀。但是实际的磁控溅射装置中，这些因素都是不均匀的，从而造成了溅射镀膜的厚度不均匀，一般我们认为实现磁场的觉得均匀是很困难，同时也是没有必要，这样对装置的改造带来的成本的增加也是无可估量。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践，终于研制出本发明的工艺和装置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺及设备，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提出一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺，其包括的步骤为：
步骤a：在溅射基片上划分侦测区域；
步骤b：主气管上的喷嘴喷出工作气体，进行磁控溅射；
步骤c：检测指定侦测区域中的镀膜厚度是否符合预设标准，如果符合执行下述步骤e，否则执行下述步骤d；
步骤d：在与所述的主气管喷出工作气体相垂直方向，喷出确定量的辅助工作气体，进行磁控溅射，执行上述步骤c；
步骤e：获得符合标准均匀性的镀膜基片；
较佳的，所述的辅助工作气体根据工艺要求为氩气、氧气以及氮气其中之一；
同时为实现上述磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺，本发明还提供一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其包括：
至少一辅助供气管，其上设置有喷嘴，用以喷射出与所述的主气管上的喷嘴喷出工作气体相垂直的辅助工作气体；
一组输送辅助工作气体的管道；
以及控制指定喷嘴喷出辅助工作气体流量的质量流量控制器；
一控制单元，用以接收对镀膜厚度的侦测结果，确定对控制指定喷嘴工作的质量流量控制器，喷出的辅助工作气体量；
较佳的，每一所述的辅助供气管与每一所述的主气管道位于腔室阴极的一侧；
较佳的，所述的辅助供气管分成五段，并且其上均布有喷嘴口，以中间段为最长，所述的中间段两边分别设置两段，所述的辅助供气管上喷嘴与所述的主气管上的喷嘴位置相对应；
较佳的，所述的辅助供气管与所述的主气管的气体来自相同的工作气体源，所述的工作气体为氩气、氧气以及氮气；
较佳的，所述的输送辅助工作气体的管道包括：
输送氩气、氧气以及氮气的三条工作源管线；
以及一条混合气体管线，其与所述的三条工作源管线相连通，所述的三条工作源管线分别设有电磁阀，通过所述的电磁阀按照量的需求将氩气、氧气以及氮气进行混合；
较佳的，所述的混合气体管线延伸出五条分支管线，进入所述的辅助供气管中分别与所述的五段相对应；
较佳的，所述的质量流量控制器设置在所述的五条分支管线上；
较佳的，还包括：五个手动阀，分别设置在所述的五条分支管线，并位于所述的质量流量控制器以及所述的辅助供气管之间，用于在更换所述的质量流量控制器时关闭管道；
与现有技术比较本发明的有益效果在于，解决了以往仅有一道主气供气的不足之处，增加了横向气氛的灵活调整；在不改变其它硬件的情况下，镀膜厚的一致性就可以经过调节分段喷嘴辅助工作气体来实现，从而大大地提高了生产效率和缩短了产品的开发周期。
附图说明
图1为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺的流程图；
图2为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备排布示意图；
图3为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备中辅助供气管与所述的主气管结构对应关系示意图；
图4为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备的管线结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
本发明为了节省成本，并没有对现有的镀膜生产线进行结构上的大量革新，而是增加了新的结构，因此原有的镀膜室内部的结构，包括阴极设置和主气管都没有改变。请参阅图1所示，其为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺的流程图，其包括的步骤为：
步骤a：在溅射基片上划分侦测区域；
步骤b：主气管上的喷嘴喷出工作气体，进行磁控溅射；
步骤c：检测指定侦测区域中的镀膜厚度是否符合预设标准，如果符合执行下述步骤e，否则执行下述步骤d；
步骤d：在与所述的主气管喷出工作气体相垂直方向，喷出确定量的辅助工作气体，进行磁控溅射，执行上述步骤c；
步骤e：获得符合标准均匀性的镀膜基片。
由于现有生产过程中我们认为一旦确认了符合膜厚的喷气流量(在该喷气状况下获得的镀膜厚度一致性要求满足标准)，则后续我们都会按照这一喷气流量进行连续加工，为此对本领域人员来说在之前的调试是提高生产效率的关键，为此如步骤a所言要在溅射基片划分侦测区域，主气管3上的喷嘴31喷出工作气体，进行磁控溅射，同时采用了在线光学扫描检测仪器进行每一区域的横向测量得出光学数据，以根据光学数据判断整片玻璃的横向膜层厚薄差异进行修补；具体的方法是与所述的主气管3喷出工作气体相垂直方向的指定区域处，喷出确定量的辅助工作气体，进行磁控溅射，从而通过调整增加的横向气氛，进而改变指定区域的镀膜厚度；然后继续采用在线光学扫描检测仪器进行每一区域的横向测量得出光学数据，直到符合标准才结束修正过程。这里关键是辅助工作气体喷出位置的确定，以及流量的控制。
同时为了实现上述磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺，本发明还提供一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，请参阅图2所示，其为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备排布示意图；其包括：
至少一辅助供气管2，为使修正的效果更好，辅助供气管2的数量要和主气管3相同，本实施例中为两根主气管3所以这里采用两个辅助供气管2，其中，每一所述的辅助供气管2与每一所述的主气管道3位于腔室阴极1的一侧。所述的辅助供气管2上设置有喷嘴20，用以喷射出与所述的主气管3上的喷嘴31喷出工作气体相垂直的辅助工作气体；
一组输送辅助工作气体的管道4；
以及控制指定喷嘴喷出辅助工作气体流量的质量流量控制器5；
一控制单元(图中为示)，用以接收对镀膜厚度的侦测结果，确定对控制指定喷嘴工作的质量流量控制器5，喷出的辅助工作气体量，这里可以采用的PLC，单片机以及其他具有时序逻辑的数字处理设备。
请参阅图3所示，其为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备中辅助供气管与所述的主气管结构对应关系示意图；可以清楚的得到所述的辅助供气管2分成五段，并且其上均布有喷嘴口20这里为32个精密气嘴，以中间段23为最长上面设置有16个气嘴，所述的中间段两边分别设置两段，即观察侧外段25、观察侧内段24、泵侧内段22以及泵侧外段21，其上设置的气嘴20数分别为3个、5个、5个以及3个，因此五段的长度关系就比较清楚了，需要强调的是所述的辅助供气管2上喷嘴20与所述的主气管3上的喷嘴31位置相对应。
请参阅图4所示，其为本发明应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备的管线结构示意图，所述的辅助供气管2与所述的主气管3的气体来自相同的工作气体源6，所述的工作气体为氩气(Ar2)、氧气(O2)以及氮气(N2)。所述的输送辅助工作气体的管道包括：输送氩气(Ar2)、氧气(O2)以及氮气(N2)的三条工作源管线；以及一条混合气体管线9，其与所述的三条工作源管线相连通，所述的三条工作源管线分别设有电磁阀7，通过所述的电磁阀7按照量的需求将氩气(Ar2)、氧气(O2)以及氮气(N2)进行混合。所述的混合气体管线9延伸出五条分支管线5，进入所述的辅助供气管2中分别与所述的五段(观察侧外段25、观察侧内段24、泵侧内段22以及泵侧外段21)相对应。同时所述的质量流量控制器设置在所述的五条分支管线5上，通过控制一个比例流量阀控制每根管线上流量，进而去限定某一指定的喷嘴20喷出的辅助工作气体的流量。
为了便于后期的维修，我们从图4中可以发现，其还包括：五个手动阀8，分别设置在所述的五条分支管线5，并位于所述的质量流量控制器以及所述的辅助供气管2之间，用于在更换所述的质量流量控制器时关闭管道。
综上，本发明解决了以往仅有一道主气供气的不足之处，增加了横向气氛的灵活调整；在不改变其它硬件的情况下，镀膜厚的一致性就可以经过调节分段喷嘴辅助工作气体来实现，从而大大地提高了生产效率和缩短了产品的开发周期。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1、一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺，其特征在于，其包括的步骤为：
步骤a：在溅射基片上划分侦测区域；
步骤b：主气管上的喷嘴喷出工作气体，进行磁控溅射；
步骤c：检测指定侦测区域中的镀膜厚度是否符合预设标准，如果符合执行下述步骤e，否则执行下述步骤d；
步骤d：在与所述的主气管喷出工作气体相垂直方向，喷出确定量的辅助工作气体，进行磁控溅射，执行上述步骤c；
步骤e：获得符合标准均匀性的镀膜基片。
2、根据权利要求1所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正工艺，其特征在于，所述的辅助工作气体根据工艺要求为氩气、氧气以及氮气其中之一。
3、一种应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，其包括：
至少一辅助供气管，其上设置有喷嘴，用以喷射出与所述的主气管上的喷嘴喷出工作气体相垂直的辅助工作气体；
一组输送辅助工作气体的管道；
以及控制指定喷嘴喷出辅助工作气体流量的质量流量控制器；
一控制单元，用以接收对镀膜厚度的侦测结果，确定对控制指定喷嘴工作的质量流量控制器，喷出的辅助工作气体量。
4、根据权利要求3所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，每一所述的辅助供气管与每一所述的主气管道位于腔室阴极的一侧。
5、根据权利要求4所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，所述的辅助供气管分成五段，并且其上均布有喷嘴口，以中间段为最长，所述的中间段两边分别设置两段，所述的辅助供气管上喷嘴与所述的主气管上的喷嘴位置相对应。
6、根据权利要求5所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，所述的辅助供气管与所述的主气管的气体来自相同的工作气体源，所述的工作气体为氩气、氧气以及氮气。
7、根据权利要求6所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，所述的输送辅助工作气体的管道包括：
输送氩气、氧气以及氮气的三条工作源管线；
以及一条混合气体管线，其与所述的三条工作源管线相连通，所述的三条工作源管线分别设有电磁阀，通过所述的电磁阀按照量的需求将氩气、氧气以及氮气进行混合。
8、根据权利要求7所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，所述的混合气体管线延伸出五条分支管线，进入所述的辅助供气管中分别与所述的五段相对应。
9、根据权利要求8所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，所述的质量流量控制器设置在所述的五条分支管线上。
10、根据权利要求8所述的应用于磁控溅射镀膜中的膜厚修正设备，其特征在于，还包括：五个手动阀，分别设置在所述的五条分支管线，并位于所述的质量流量控制器以及所述的辅助供气管之间，用于在更换所述的质量流量控制器时关闭管道。
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