一种反应溅射沉积速率稳定控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种反应溅射沉积速率稳定控制系统，包括控制器、溅射电源、气体流量压电阀、镀膜室和多路传感反馈电路；所述控制器，通过控制信号控制溅射电源输出电流电压和工作气体、反应气体流量压电阀；多路传感反馈电路，包括等离子体光谱反馈电路、气体分压反馈电路和靶电流电压反馈电路。本发明专利技术通过监控等离子反应溅射光谱、控制工作气体和反应气体精确含量、靶电流电压等来实现溅射过程的快速反馈实时控制，实现溅射沉积速率的稳定和保证溅射薄膜成分的稳定，该发明专利技术不仅适用于较小基片、单一溅射材料，对大面积基片、复合掺杂溅射材料都有较好效果。

A control system and method for rate stabilization of reactive sputtering deposition

The invention discloses a sputter deposition reaction rate stability control system, including sputtering power, gas flow controller, piezoelectric valve, vacuum chamber and sensor feedback circuit; the controller, the control signal to control the output current of power supply voltage and sputtering gas, reaction gas flow of the piezoelectric valve; multi sensor feedback circuit, including plasma gas pressure feedback circuit, feedback circuit and current voltage feedback circuit. The present invention by monitoring plasma sputtering spectra, control working gas and reactive gas content, accurate target current voltage to achieve the sputtering process for rapid feedback real-time control, realize the sputter deposition rate stability and guarantees stable composition of sputtered films, the invention is not only suitable for small single substrate, sputtering materials, has a good effect on large area substrate, doped sputtering materials.

【技术实现步骤摘要】
一种反应溅射沉积速率稳定控制系统及方法
本专利技术涉及真空反应溅射镀膜领域，特别涉及一种反应溅射沉积速率稳定控制系统及方法。
技术介绍
众所周知，真空镀膜技术已广泛应用于许多产业，并在平板显示、太阳能光伏、新型电子信息、节能玻璃等产业中称为核心关键技术。未来市场对真空镀膜工艺技术的挑战在于高品质精密光薄膜和电学薄膜等的大规模生产。目前，随着磁控溅射技术设备的进步及溅射工艺监控技术的技术突破，正逐步应用于高质量光学薄膜的制备。反应溅射法是用于生成化合物薄膜的技术，传统方法的反应溅射是在一开始设定反应气体的流量使溅射处于适当的氧化模式，属于开环控制。当工艺参数发生改变，由于不能自动调整气体流量和靶电流电压，造成反应不充分及溅射速率改变而使镀膜不均。特别是对钛、镍、铌等一些金属靶材，其反应溅射迟滞曲线很窄，工作过程不易稳定控制，存在溅射速率低下、沉积的薄膜层质量不理想、对金属化合物成分控制重复性不稳定、打弧、靶材中毒等缺点。改进措施一般采用闭环控制系统，以气体传感器探测反应溅射中反应气体的反压，用质量流量计调节反应气体流量，来实现对化合物成分的控制。对于较小的基片，这种单一监控通道的闭环控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应溅射沉积速率稳定控制系统，其特征在于：包括控制器、溅射电源、气体流量压电阀和多路传感反馈电路；其中多路传感反馈电路，包括等离子体光谱反馈电路、气体分压反馈电路和靶电流电压反馈电路；其中等离子体光谱反馈电路通过光纤探头检测真空镀膜室中等离子体反应溅射发射光谱中光谱的强度，并经过滤波、放大和预置工作点信号进行差值运算；气体分压反馈电路通过气体传感器探测真空镀膜室中工作气体和反应气体分压，并将分压值与真空镀膜室总压值的比值转换为电位信号，放大电位信号反馈到控制器中；靶电流电压反馈电路通过高增益运算放大器将输出电压值和给定电压值的误差放大，将输出电压值偏离给定电压值的误差反馈于控制器；气体流量...

【技术特征摘要】
1.一种反应溅射沉积速率稳定控制系统，其特征在于：包括控制器、溅射电源、气体流量压电阀和多路传感反馈电路；其中多路传感反馈电路，包括等离子体光谱反馈电路、气体分压反馈电路和靶电流电压反馈电路；其中等离子体光谱反馈电路通过光纤探头检测真空镀膜室中等离子体反应溅射发射光谱中光谱的强度，并经过滤波、放大和预置工作点信号进行差值运算；气体分压反馈电路通过气体传感器探测真空镀膜室中工作气体和反应气体分压，并将分压值与真空镀膜室总压值的比值转换为电位信号，放大电位信号反馈到控制器中；靶电流电压反馈电路通过高增益运算放大器将输出电压值和给定电压值的误差放大，将输出电压值偏离给定电压值的误差反馈于控制器；气体流量压电阀，包括反应气体流量压电阀、工作气体流量压电阀；控制器，通过控制信号控制溅射电源的输出电压、电流，以及气体流量压电阀、工作气体流量压电阀的气体流量；根据工作气体分压和真空镀膜室总压比值的电位信号而调节电源的脉冲宽度使输出电压值稳定在给定电压值；同时根据反应溅射发射光谱中光谱的强度的差值运算调节反应气体流量压电阀。2.根据权利要求1所述反应溅射沉积速率稳定控制系统，其特征在于：所述真空镀膜室内安装有基片和靶，基片和靶是上下相对设置的，在基片和靶内产生等离子体反应溅射区；所述靶为孪生靶，在等离子体反应溅射区左右两端分别对称设置有气体通入口、光纤探头、氧传感器、气体传感器和遮挡板。3.根据权利要求2所述反应溅射沉积速率稳定控制系统，其特征在于：所述孪生靶通过导线连接电源的两个输出端，电源的两个输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹一鸣，卫红，刘志宇，
申请(专利权)人：广州市光机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44