CN201901698U

CN201901698U - 溅射靶表面含氧量的控制系统、探针

Info

Publication number: CN201901698U
Application number: CN2010206431840U
Authority: CN
Inventors: 徐鹤霖; 金秀男; 常亚平
Original assignee: HANGZHOU WORLD WIDE COMMUNICATION ELECTRON CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU WORLD WIDE COMMUNICATION ELECTRON CO Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2020-12-06

Abstract

本实用新型公开了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，探针置于近溅射靶处，通过导线引出至处于镀ITO膜真空室之外的信号处理器，信号处理器与氧气流量计相联并通信，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。本实用新型还公开了用于溅射靶表面含氧量控制的探针，采用表面镀铂的钨丝。本实用新型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。

Description

溅射靶表面含氧量的控制系统、探针

技术领域

本实用新型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。

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

本实用新型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。

本实用新型采取以下技术方案：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，信号处理器与氧气流量计相联并通信，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。

本实用新型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。

本实用新型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是本实用新型探针的原理图。

图2是本实用新型控制系统框图。

图3是PID控制电路原理图。

图4是镀ITO膜PET板一个实施例的制造流程图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例作详细说明。

探针采用直径为0.2毫米的镀铂钨丝制成，其具有抗氧化性，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n_e和离子浓度n_i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，通过一具体例子对镀ITO膜的PET板制造流程作详细说明：

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实用新型，而并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本实用新型的保护范围。

Claims

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，探针通过导线引出至处于镀ITO膜真空室之外的信号处理器，信号处理器与氧气流量计相联并通信，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。