CN102485947A - 溅射靶表面含氧量的控制系统、探针及镀ito膜的pet板制造方法 - Google Patents

溅射靶表面含氧量的控制系统、探针及镀ito膜的pet板制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了溅射靶表面含氧量的控制系统、探针及镀ITO膜的PET板制造方法。溅射靶表面含氧量的控制系统包括镀ITO膜真空室、溅射靶、探针、信号处理器、氧气流量计、氧气源，镀ITO膜真空室内置溅射靶、探针，探针采用表面镀铂的钨丝，探针置于靠近溅射靶处，其通过导线引出至处于镀ITO膜真空室之外的信号处理器，信号处理器把控制信号传输至氧气流量计，氧气流量计分别与镀ITO膜真空室、氧气源连通，氧气源通过氧气流量计与镀ITO膜真空室连通。本发明溅射靶表面含氧量的控制系统能够对充氧量进行自动控制，控制氧气流量的大小，使溅射成膜的含氧量稳定，特别适用于含氧量高的ITO膜的镀制。

Description

溅射靶表面含氧量的控制系统、探针及镀ITO膜的PET板制造方法
技术领域
本发明属于光机电一体化的真空镀膜技术领域，其主要应用于真空等离子表面处理行业，具体涉及溅射靶表面含氧量的控制系统、用于溅射靶表面含氧量控制的等离子探针、镀ITO膜的PET板制造方法。
背景技术
采用溅射技术镀ITO膜就是在真空室内将基片置于基片架上，真空室抽成高真空，然后充入氩气和氧气，采用真空溅射技术，将氧化铟锡靶材溅出，在PET基片上形成膜。膜层含氧量的不同会对ITO膜的性能产生重大影响，如方块电阻、透光率。目前，国内乃至韩国的ITO镀膜设备都没有自动控制的充氧系统，但在等离子气氛中，含氧量一升高，靶表面的中毒程度加剧，使靶的二次电子发射数量减少，气氛中含氧量又增加，这样便形成了恶性循环。因此，必须调整氧流量计来减少充氧量，但是，由于氧的含量减少，形成的膜含氧量变化很大，所以镀出的ITO膜透光率不够，铟、锡含量高，阻抗就小，达不到技术要求。上述无论在理论上还是在实践中都是个难点。
目前国内生产的ITO膜的性能指标最好的为方块电阻为200欧、透光率为85％，但还达不到PET触摸屏的要求。同样，在金属表面处理领域，采用磁控溅射镀氧化钛彩色膜，由于钛靶表面的含氧量控制技术没有解决，目前国内镀出的蓝色膜都带有七彩，从而做不出高档产品。
在美国、日本等技术发达国家，制造的真空镀膜机，可能采取了一些较为特殊且复杂的技术手段来解决此问题，但其设备之昂贵，动则数千万人民币，使国内厂家无法承受。因此，有必要研发一种溅射靶表面含氧量的控制系统来解决上述问题，以提高我国国内高水平的真空镀膜技术，促进我国在本领域的自主创新能力。
发明内容
本发明公开了一种溅射靶表面含氧量的控制系统，其能够对充氧量进行自动控制，控制氧气流量的大小，使溅射成膜的含氧量稳定，其特别适用于含氧量高的ITO膜的镀制；此外，其成本低。
本发明采取以下技术方案：溅射靶表面含氧量的控制系统，其包括镀ITO膜真空室、溅射靶、探针、信号处理器、氧气流量计、氧气源，镀ITO膜真空室内置溅射靶、探针，探针采用表面镀铂的钨丝，探针置于靠近溅射靶处，其通过导线引出至处于镀ITO膜真空室之外的信号处理器，信号处理器把控制信号传输至氧气流量计，氧气流量计分别与镀ITO膜真空室、氧气源连通，氧气源通过氧气流量计与镀ITO膜真空室连通。
本发明还公开了用于溅射靶表面含氧量控制的探针，其采用表面镀铂的钨丝。
优选的，钨丝直径为0.1-0.3毫米。
本发明还公开了镀ITO膜的PET板制造方法，按如下步骤进行：
一、经硬化过的PET板装于基架，进入第一真空室，第一真空室抽真空并加热；
二、进入第二真空室镀过渡层，第二真空室抽真空，充氧气及惰性气体，并对PET板溅射二氧化硅；
三、进入第三真空室镀ITO膜，第三真空室内置溅射靶、探针，探针采用表面镀铂的钨丝，探针置于靠近溅射靶处，其通过导线引出至处于第三真空室之外的信号处理器，信号处理器把控制信号传输至氧气流量计，氧气流量计分别与第三真空室、氧气源连通，氧气源通过氧气流量计与第三真空室连通；设定作为控制氧气流量的电流及电压基准数据；第三真空室抽真空，充氧气及惰性气体，通过信号处理器控制而镀ITO膜；
四、进入第四真空室冷却；
五、出炉。
优选的，第二步的惰性气体为氩气，第三步的惰性气体为氩气。
本发明溅射靶表面含氧量的控制系统能够对充氧量进行自动控制，控制氧气流量的大小，使溅射成膜的含氧量稳定，其特别适用于含氧量高的ITO膜的镀制；此外，其成本低，能为国内厂家所承受。
附图说明
图1是本发明探针的原理图。
图2是本发明控制系统框图。
图3是PID控制电路原理图。
图4是镀ITO膜的PET板一个具体实施例的制造流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例作详细说明。
探针采用直径为0.2毫米的镀铂钨丝制成，它具有抗氧化性，探针与气体不发生化学反应，从而能长期在氧化性的气氛中工作。采用低温等离子体，探针表面没有热电子和次级电子的发射。如图1所示，在给定偏置直流电压下，于真空室中，探针周围的等离子不同，微安表和电压表就会有不同的数值。
如图2所示，镀ITO膜真空室1内置溅射靶2、基片3、探针5，溅射靶2正对基片3，探针5放置于近靶处，其通过绝缘及屏蔽的导线引出至真空室之外的信号处理器6，信号处理器6再把控制信号传输至氧气流量计7，氧气流量计7分别与真空室1、氧气源4连通，氧气源4通过氧气流量计7与真空室1连通。氧气流量计可以采用北京产的D07-7A型质量流量计。
等离子探针用于监控靶材表面氧化程度，经信号处理器处理，信号处理器根据工艺要求设定的参数对探针的信号进行处理，后将控制信号传给氧气流量计，控制氧气流量的大小，使溅射成膜的含氧量稳定可靠，其特别适用于含氧量高的ITO膜的镀制。
如图3所示，给定I-V数据，通过探针获取数据并得出浓度数据，给定值与反馈值的差异变化反馈给控制器，通过控制器控制流量计的开度。
将诊断探针伸入到靶附近(等离子体内部)，通过改变探针的偏置电压得到相应的电流，从而得到伏安特性曲线，由曲线得到等离子体温度、密度等参数。被测空间电中性的等离子体空间，电子密度ne和离子浓度ni相等，电子与离子的速度满足麦克斯韦速度分布。探针周围形成的空间电荷鞘层厚度比探针面积的线度小，这样可忽略边缘效应，近似认为鞘层和探针的面积相等。溅射时，使用的真空度为10-1帕，电子和正离子的平均自由程比鞘层厚度大，这样可忽略鞘层中粒子碰撞引起的弹性散射、粒子激发和电离。由I-V曲线可以得出等离子浓度。采用NI的6221型数据采集，由Labview软件控制，给出激励信号，由驱动电路放大加载到探针上，再通过有数据采集卡反馈信号(I-V)，再由Labview软件根据探针的基本原理数据，得出等离子浓度的数值，并给出一个电压信号；通过这个电压信号给流量计，流量计就按设定的值进行调节。如果浓度变大，氧流量就减少，如果浓度变小，氧流量就变大。这样便使氧的离子浓度基本上不变。
参见图4，通过一具体例子对本发明镀ITO膜的PET板制造方法作详细说明：
一、将硬化过的PET板装上基架，进入第一个真空室，真空室抽真空至2X10-2帕，加热至70度。
二、进入到第二个真空室镀过渡层，第二真空室抽真空至2X10-3帕，充氧气至流量计读数为15格，采用自动压强控制仪充氩气至3X10-1帕，射频溅射二氧化硅20纳米。
三、进入到第三个真空室镀ITO膜，镀ITO膜真空室内置溅射靶、探针，溅射靶正对PET板，探针放置于近靶处，其通过绝缘及屏蔽的导线引出至真空室之外的信号处理器，信号处理器再把控制信号传输至氧气流量计，氧气流量计分别与真空室、氧气源连通，氧气源通过氧气流量计与真空室连通。设定I＝300微安、V＝20伏作为控制氧气流量的基准数据。第三真空室抽真空至2X10-3帕，充氧气至流量计读数为30格，采用自动压强控制仪充氩气至3X10-1帕，开启信号处理器，镀ITO膜200纳米。
四、进入第四个真空室冷却。
五、出炉。
经检测，其透光率为91.01％，方块电阻395欧。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.用于溅射靶表面含氧量控制的探针，其特征是采用表面镀铂的钨丝。
2.如权利要求1所述的探针，其特征在于：所述的钨丝直径为0.1-0.3毫米。
3.溅射靶表面含氧量的控制系统，其特征是包括镀ITO膜真空室、溅射靶、探针、信号处理器、氧气流量计、氧气源，镀ITO膜真空室内置溅射靶、探针，探针采用表面镀铂的钨丝，探针置于靠近溅射靶处，其通过导线引出至处于镀ITO膜真空室之外的信号处理器，信号处理器把控制信号传输至氧气流量计，氧气流量计分别与镀ITO膜真空室、氧气源连通，氧气源通过氧气流量计与镀ITO膜真空室连通。
4.镀ITO膜的PET板制造方法，其特征是按如下步骤进行：
一、经硬化过的PET板装于基架，进入第一真空室，第一真空室抽真空并加热；
二、进入第二真空室镀过渡层，第二真空室抽真空，充氧气及惰性气体，并对PET板溅射二氧化硅；
三、进入第三真空室镀ITO膜，第三真空室内置溅射靶、探针，探针采用表面镀铂的钨丝，探针置于靠近溅射靶处，其通过导线引出至处于第三真空室之外的信号处理器，信号处理器把控制信号传输至氧气流量计，氧气流量计分别与第三真空室、氧气源连通，氧气源通过氧气流量计与第三真空室连通；设定作为控制氧气流量的电流及电压基准数据；第三真空室抽真空，充氧气及惰性气体，通过信号处理器控制而镀ITO膜；
四、进入第四真空室冷却；
五、出炉。
5.如权利要求4所述镀ITO膜的PET板制造方法，其特征是：所述第二步的惰性气体为氩气，所述第三步的惰性气体为氩气。
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