能在苛刻蒸发环境下进行薄膜沉积的镀膜系统技术方案

本发明专利技术公开了一种镀膜系统及材料沉积方法，镀膜系统可以在苛刻的蒸发环境下精确地控制膜材的沉积，避免了对温度或膜层厚度的测量或监测，降低了薄膜制备的成本。镀膜系统不仅可获得所需的膜层厚度同时还能确保膜层的均匀性，材料沉积方法包括将蒸发材料盛放在真空工艺腔室里的坩埚内；通过加热控制器控制加热器的输出电源功率对坩埚内的蒸发材料进行加热；加热控制器是基于物理模型和虚拟温度传感器模型；采用物理模型计算出第一温度；采用虚拟温度传感器模型计算出第二温度；基于第一温度和第二温度的差异通过加热控制器调节加热器的电源功率；产生膜材蒸气；通过膜材蒸气在衬底上的冷凝使膜材沉积在衬底上。

【技术实现步骤摘要】
能在苛刻蒸发环境下进行薄膜沉积的镀膜系统
本专利技术涉及材料沉积技术，尤其涉及蒸发镀膜系统。
技术介绍
在常规的蒸发镀膜系统中，需要采用石英晶体微天平(QCM)对薄膜厚度进行在线监测，通常QCM被安装在靠近衬底的位置以便能被膜材覆盖。QCM将信号处理并发送至调节坩埚加热器电源功率的控制器，其中坩埚用来盛放蒸发材料。也可以使用热电偶或其它温度传感器来测量坩埚的温度以便控制坩埚的电源功率从而控制蒸发沉积速率。然而，存在一些情况由于工艺腔室内苛刻的环境使得QCM和热电偶均不能在蒸发镀膜系统中使用。例如，蒸发沉积铜铟镓硒薄膜，无论是QCM还是热电偶均不能承受该腐蚀和反应气氛。在铜铟镓硒沉积工艺中，需要加热到1080°C以上来使铜融化。在这样的高温下，硒蒸气会变得非常活泼，构成QCM、热电偶或其它温度传感器的大部分元件和材料均可能会被腐蚀。因此，有需要在苛刻环境下在沉积或工艺过程中对薄膜厚度进行监测和控制。
技术实现思路
本专利技术公开了一种镀膜装置，所述镀膜装置可以在苛刻的蒸发环境下精确地控制膜材的沉积，避免了对温度或膜层厚度的测量或监测。所述镀膜装置不仅可获得所需的膜层厚度同时还能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镀膜系统，包括：用来传送衬底的传送机构；真空工艺腔室；在真空工艺腔室内的一个或多个蒸发系统，每个蒸发系统包括：用来盛放蒸发材料的坩埚；用来提高蒸发材料温度以产生蒸发材料蒸气的加热器，其中至少部分蒸发材料会沉积到衬底上；基于物理模型和虚拟温度传感器模型用来控制加热器电源功率的加热控制器，其中采用物理模型计算出第一温度，采用虚拟温度传感器模型计算出第二温度，所述加热控制器基于第一温度和第二温度的差异来调节加热器的电源功率。

【技术特征摘要】
2013.06.13 US 13/916,7801.一种镀膜系统，包括: 用来传送衬底的传送机构； 真空工艺腔室； 在真空工艺腔室内的一个或多个蒸发系统，每个蒸发系统包括: 用来盛放蒸发材料的坩埚； 用来提高蒸发材料温度以产生蒸发材料蒸气的加热器，其中至少部分蒸发材料会沉积到衬底上； 基于物理模型和虚拟温度传感器模型用来控制加热器电源功率的加热控制器，其中采用物理模型计算出第一温度，采用虚拟温度传感器模型计算出第二温度，所述加热控制器基于第一温度和第二温度的差异来调节加热器的电源功率。2.根据权利要求1所述镀膜系统，所述真空工艺腔室内的温度可被升高至热传感器所不能测量的范围。3.根据权利要求1所述镀膜系统，其中蒸气对热传感器具有腐蚀性。4.根据权利要求1所述镀膜系统，所述蒸发材料可被加热到2000°C以上以便蒸发。5.根据权利要求1所述镀膜系统，其中沉积过程中衬底上的温度可被升高至膜厚测试所不能测量的范围。6.根据权利要求1所述镀膜系统，依照功率-时间曲线调节加热器的电源功率，所述加热控制器基于第一温度和第二温度的差异来调节功率-时间曲线。7.根据权利要求1所述镀膜系统，所述第一温度基于热转换方程的物理模型计算得到，所述的热转换方程至少表征了蒸发材料、坩埚以及加热器。8.根据权利要求1所述镀膜系统，所述第二温度至少部分基于蒸气分子动力学的虚拟温度传感器模型计算得到。9.根据权利要求1所述镀膜系统，所述虚拟温度传感器模型可预测衬底上沉积的膜层厚度。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁坤宝，黄仲漩，王开安，
申请(专利权)人：奥昱公司，
类型：发明
国别省市：美国;US