CN110373648A - 连续均匀镀膜的调节方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续均匀镀膜的调节方法，通过光度计、椭偏仪或台阶仪测试当前玻璃上各位置的膜层厚度，进而掌握膜厚变化规律；在旋转阴极的A管与CM3腔室边缘处，加装光电感应器；光电感应器与控制器电连接，控制器与旋转阴极电连接；当KJ1到达光电感应器的位置时，计时器计时“0”秒，根据掌握的膜厚变化规律，降低或升高A管的转速r；降低转速r会降低溅射率s，从而降低镀膜厚度，升高转速r会增加溅射率s，从而增加镀膜厚度；实现行进方向膜厚均匀性的精细调节。
Description
技术领域
本发明属于镀膜技术领域，特别涉及一种连续均匀镀膜的调节方法。
背景技术
传统Batch真空镀膜机，基片脱气约30分钟之后才开始镀膜。待镀基片从大气环境进入真空环境的连续镀膜机，之后在很短的时间(一般为2-5分钟)内就开始镀膜，基片表面的杂质气体难以完全清除。杂质气体会影响靶的溅射率，造成基板行进方向上镀制的膜层厚度不均匀，溅射率越大，膜层厚度越厚。
如图3所示，现有解决方案为：
第一种方案，在进口区CM1、CM2、CM3腔室对镀膜框架(即图3中的英文字母KJ)上的基片进行加热。其缺点是：部分基片不耐温，方法有局限性。其中CM表示腔室，CM后面的数字表示腔室的编号；KJ表示镀膜框架，KJ后面的数字表示镀膜框架的编号，镀膜框架由CM1进入，并向CM5一侧移动。
第二种方案，CM2腔室增加Polycold冷阱，捕捉杂质气体。缺点是：Polycold价格高，且镀膜框架在CM2腔室停留时间短，脱气效果不好。一套Polycold需要50万元人民币。
第三种方案，进口区增加离子处理系统，如霍尔离子源、考夫曼离子源、射频离子源、线性离子源等等。缺点是：价格非常贵，一套线性离子源需要40万元人民币。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的连续均匀镀膜的调节方法，控制成本很低，能实现行进方向膜厚均匀性的精细调节。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
1、通过光度计、椭偏仪或台阶仪测试当前玻璃上各位置的膜层厚度，进而掌握膜厚变化规律；
2、在旋转阴极的A管与CM3腔室边缘处，加装光电感应器；光电感应器与控制器电连接，控制器与旋转阴极电连接；
3、当KJ1到达光电感应器的位置时，计时器计时“0”秒，根据掌握的膜厚变化规律，降低或升高A管的转速r；降低转速r会降低溅射率s，从而降低镀膜厚度，升高转速r会增加溅射率s，从而增加镀膜厚度；
4、KJ1继续行驶T1秒后，恢复A管至正常转速r；再经过T2秒后，计时器计时恢复至“0”秒状态；
5、当KJ2到达光电感应器的位置时，根据KJ2行进方向膜厚变化规律，降低或升高A管的转速r；
6、KJ2继续行驶T1秒后，恢复A管至正常转速r；再经过T2秒后，计时器计时恢复至“0”秒状态；
7、重复步骤5和步骤6，依次完成KJ3至KJN的镀膜。
优选的方案中，所述的T1为每个框架KJ镀膜周期时间长，比如15秒。。
优选的方案中，所述的T2为框架KJN与下一个框架KJN+1间隔镀膜时间长，比如4秒。
优选的方案中，所述的当KJ1达到光电感应器(2)处时，光电信号gd＝1；当框架KJ1完全离开光电感应器(2)时，光电信号gd＝0；KJ2达到光电感应器(2)处时，光电信号gd＝1；当框架KJ2完全离开光电感应器(2)时，光电信号gd＝0；当KJN到达光电感应器(2)处时，光电信号gd＝1。
优选的方案中，所述的控制器为PLC。
根据转速r、厚度d和溅射率s三个参数的变化规律，总结转速r、厚度d和溅射率s两两之间的函数表达式，推算步骤如下：由于溅射率s等于膜厚d除以功率p，即s＝d/p，其中P表示带动KJ移动的驱动装置的功率；
当功率p一定的情况下，膜厚d越大，代表溅射率s越大；整个镀膜过程中保持P为定值，然后取多组膜厚d、溅射率s和转速r三者之间相对应的数据；
以转速r为横坐标，膜厚d为纵坐标，绘制转速r和膜厚d之间的曲线图；然后通过曲线图总结函数关系表达式为d(r)＝a1+c1/(r-b1)；根据该表达式，取三组试验数据，对a1、b1、c1的数字求解；
以转速r为横坐标，溅射率s为纵坐标，绘制转速r和溅射率s之间的曲线图；然后通过曲线图总结函数关系表达式为s(r)＝a2+c2/(r-b2)；根据该表达式，取三组试验数据，对a2、b2、c2的数字求解；
因为在实际应用中，溅射率s或膜厚d是需求的目标，而转速r需要求解；以转速r为横坐标，以膜厚d为纵坐标，绘制膜厚d和转速r之间的曲线图；总结转速r与膜厚d的关系函数为：r(d)＝a3+c3/(d-b3)；取三组试验数据，对a3、b3、c3的数字求解；这样想要控制膜厚d大小，就可以相应的控制转速r大小来得到。
本专利可达到以下有益效果：
1、本发明的技术实现简单，成本低于1万元人民币，根据镀膜框架行进方向膜厚变化的规律总结函数关系，将函数关系写入控制系统，实现行进方向膜厚均匀性的精细调节。
2、在PLC的控制下，A管的转速r按照行进方向膜厚分布规律进行调整，从而使基片在行进方向上的膜厚分布更加均匀。
3、与离子脱气处理系统相比，本发明最大的优点是成本很低；另外，本发明不仅可以调节由于镀膜机脱气能力不足造成的行进方向膜厚不均匀，也可以调节由于漏气、传动不平稳、加温不平稳等因素造成的基片在行进方向上的膜厚不均匀。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明腔室内加装光电感应器的示意图；
图2为本发明调节方法逻辑图，图中靶管指代A管；
图3为现有技术中镀膜框架位于腔室内的示意图；
图4为本发明膜厚d与转速r的函数关系曲线图，横轴为转速r，纵轴为膜厚d；
图5为本发明溅射率s与转速r的函数关系曲线图表示，横轴为转速r，纵轴为溅射率s；
图6为本发明转速r与膜厚d的函数关系曲线图，横坐标为膜厚d，纵坐标为转速r。
图中：旋转阴极1、A管101、B管102、光电感应器2；
CM表示腔室，CM后面的数字表示腔室的编号；
KJ表示镀膜框架，KJ后面的数字表示镀膜框架的编号；
s为溅射率，d为膜厚，p为功率；
N表示自然数。
具体实施方式
优选的方案如图1至图3所示，一种连续均匀镀膜的调节方法，一种连续均匀镀膜的调节方法，包括以下步骤：
1、通过光度计、椭偏仪或台阶仪测试当前玻璃上各位置的膜层厚度，进而掌握膜厚变化规律；
2、在旋转阴极1的A管101与CM3腔室边缘处，加装光电感应器2；光电感应器2与控制器电连接，控制器与旋转阴极1电连接；控制器优选为PLC控制器；
3、当KJ1到达光电感应器2的位置时，计时器计时“0”秒，根据掌握的膜厚变化规律，降低或升高A管101的转速r；降低转速r会降低溅射率s，从而降低镀膜厚度，升高转速r会增加溅射率s，从而增加镀膜厚度；
4、KJ1继续行驶T1秒后，T1设置为15秒，恢复A管101至正常转速r；再经过T2秒后，计时器计时恢复至“0”秒状态；
5、当KJ2到达光电感应器2的位置时，根据KJ2行进方向膜厚变化规律，降低或升高A管101的转速r；
6、KJ2继续行驶T1秒后，恢复A管101至正常转速r；再经过T2秒后，T2设置为4秒，计时器计时恢复至“0”秒状态；
7、重复步骤5和步骤6，依次完成KJ3至KJN的镀膜。
其中步骤3中，当KJ1达到光电感应器2处时，光电信号gd＝1；当框架KJ1完全离开光电感应器(2)时，光电信号gd＝0；
步骤5中，KJ2达到光电感应器2处时，光电信号gd＝1；当框架KJ2完全离开光电感应器(2)时，光电信号gd＝0；
依次类推，当KJN到达光电感应器2处时，光电信号gd＝1。
根据转速r、厚度d和溅射率s三个参数的变化规律，总结转速r、厚度d和溅射率s两两之间的函数表达式，推算步骤如下：由于溅射率s等于膜厚d除以功率p，即s＝d/p，其中P表示带动KJ移动的驱动装置的功率；
当功率p一定的情况下，膜厚d越大，代表溅射率s越大；整个镀膜过程中保持P为定值，然后取多组膜厚d、溅射率s和转速r三者之间相对应的数据；
以转速r为横坐标，膜厚d为纵坐标，绘制转速r和膜厚d之间的曲线图；然后通过曲线图总结函数关系表达式为d(r)＝a1+c1/(r-b1)；根据该表达式，取三组试验数据，对a1、b1、c1的数字求解；
以转速r为横坐标，溅射率s为纵坐标，绘制转速r和溅射率s之间的曲线图；然后通过曲线图总结函数关系表达式为s(r)＝a2+c2/(r-b2)；根据该表达式，取三组试验数据，对a2、b2、c2的数字求解；
因为在实际应用中，溅射率s或膜厚d是需求的目标，而转速r需要求解；以转速r为横坐标，以膜厚d为纵坐标，绘制膜厚d和转速r之间的曲线图；总结转速r与膜厚d的关系函数为：r(d)＝a3+c3/(d-b3)；取三组试验数据，对a3、b3、c3的数字求解；这样想要控制膜厚d大小，就可以相应的控制转速r大小来得到。
下面以具体实验数据来解释本发明的推算公式：
已知：溅射率s是单位功率下溅射出来的膜厚；
即溅射率s等于膜厚d除以功率p，即s＝d/p，
膜厚d一定的情况下，用的功率p越小，代表溅射率s越大；
功率p一定的情况下，膜厚d越大，代表溅射率s越大；
功率p不变，通过A管101转速r的调节，完成溅射率s的调节，从而完成膜厚d的调节。
下面结合附图4至附图6举例说明溅射率s、膜厚d和功率p之间的关系：
例如，功率p＝5KW的情况下，A管101转速r与膜厚的关系以表格表示如下：
| 功率 | 转速r | 膜厚d(nm) | 溅射率s＝d/p |
| 5 | 2 | 15 | 3 |
| 5 | 5 | 17 | 3.4 |
| 5 | 10 | 18 | 3.6 |
膜厚d与转速r的函数关系用曲线图表示，如图4所示；横轴为转速r，纵轴为膜厚d；
溅射率s与转速r的函数关系用曲线图表示，如图5所示；横轴为转速r，纵轴为溅射率s；
由图4推导出：膜厚d与转速r的关系函数为：d(r)＝a1+c1/(r-b1)；
根据当前数据，可以求解参数a1、b1、c1；用表格表示如下：
15＝a1+c1/(2-b1)
17＝a1+c1/(5-b1)
18＝a1+c1/(10-b1)
3个方程式，3个未知数a1、b1、c1，求解出a1＝19.28571429、b1＝-1.428571429、c1＝-14.69387755。
由图5推导出：溅射率s与转速r的关系函数为：
s(r)＝a2+c2/(r-b2)；
根据当前数据，可以求解参数a2、b2、c2，以表格表示如下：
| a2 | 3.857142857 |
| b2 | -1.428571429 |
| c2 | -2.93877551 |
| 转速r | 溅射率s＝d/p |
| 2 | 3 |
| 5 | 3.4 |
| 10 | 3.6 |
实际生产应用中，溅射率s或膜厚d是需求的目标，而转速r需要求解；
转速r与膜厚d的关系函数为：
r(d)＝a3+c3/(d-b3)
根据当前数据，可以求解参数a3、b3、c3；用表格表示如下：
| a3 | -1.428571429 |
| b3 | 19.28571429 |
| c3 | -14.69387755 |
| 膜厚d(nm) | 转速r(d) |
| 15 | 2 |
| 17 | 5 |
| 18 | 10 |
该表格转化为曲线图表示如图6所示,横坐标为膜厚d，纵坐标为转速r(d)；需要求的膜厚d，可以通过查阅图6对应找出相应的转速r。
Claims (6)
1.一种连续均匀镀膜的调节方法，其特征在于包括以下步骤：
1）通过光度计、椭偏仪或台阶仪测试当前玻璃上各位置的膜层厚度，进而掌握膜厚变化规律；
2）在旋转阴极（1）的A管（101）与CM3腔室边缘处，加装光电感应器（2）；光电感应器（2）与控制器电连接，控制器与旋转阴极（1）电连接；
3）当KJ1到达光电感应器（2）的位置时，计时器计时“0”秒，根据掌握的膜厚变化规律，降低或升高A管（101）的转速r；降低转速r会降低溅射率s，从而降低镀膜厚度，升高转速r会增加溅射率s，从而增加镀膜厚度；
4）KJ1继续行驶T1秒后，恢复A管（101）至正常转速r；再经过T2秒后，计时器计时恢复至“0”秒状态；
5）当KJ2到达光电感应器（2）的位置时，根据KJ2行进方向膜厚变化规律，降低或升高A管（101）的转速r；
6）KJ2继续行驶T1秒后，恢复A管（101）至正常转速r；再经过T2秒后，计时器计时恢复至“0”秒状态；
7）重复步骤5）和步骤6），依次完成KJ3至KJN的镀膜。
2.根据权利要求1所述的连续均匀镀膜的调节方法，其特征在于：T1为每个框架KJ镀膜周期时间。
3.根据权利要求2所述的连续均匀镀膜的调节方法，其特征在于：T2为框架KJN与下一个框架KJN+1间隔镀膜时间。
4.根据权利要求3所述的连续均匀镀膜的调节方法，其特征在于：当KJ1达到光电感应器（2）处时，光电信号gd=1；当框架KJ1完全离开光电感应器（2）时，光电信号gd=0；KJ2达到光电感应器（2）处时，光电信号gd=1；当框架KJ2完全离开光电感应器（2）时，光电信号gd=0；当KJN到达光电感应器（2）处时，光电信号gd=1。
5.根据权利要求1所述的连续均匀镀膜的调节方法，其特征在于：控制器为PLC。
6.根据权利要求1所述的连续均匀镀膜的调节方法，其特征在于：在步骤3）中，根据转速r、厚度d和溅射率s三个参数的变化规律，总结转速r、厚度d和溅射率s两两之间的函数表达式，推算步骤如下：由于溅射率s等于膜厚d除以功率p，即s=d/p，其中P表示带动KJ移动的驱动装置的功率；
当功率p一定的情况下，膜厚d越大，代表溅射率s越大；整个镀膜过程中保持P为定值，然后取多组膜厚d、溅射率s和转速r三者之间相对应的数据；
以转速r为横坐标，膜厚d为纵坐标，绘制转速r和膜厚d之间的曲线图；然后通过曲线图总结函数关系表达式为d(r)=a1+c1/(r-b1)；根据该表达式，取三组试验数据，对a1、b1、c1的数字求解；
以转速r为横坐标，溅射率s为纵坐标，绘制转速r和溅射率s之间的曲线图；然后通过曲线图总结函数关系表达式为s(r)=a2+c2/(r-b2)；根据该表达式，取三组试验数据，对a2、b2、c2的数字求解；
在生产过程中，溅射率s或膜厚d是需求的目标，而转速r需要求解；以转速r为横坐标，以膜厚d为纵坐标，绘制膜厚d和转速r之间的曲线图；总结转速r与膜厚d的关系函数为：r(d)=a3+c3/(d-b3)；取三组试验数据，对a3、b3、c3的数字求解；这样想要控制膜厚d大小，就可以相应的控制转速r大小来得到。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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