溅射靶表面含氧量的控制系统、探针技术方案

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光机电一体化的真空镀膜
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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，探针采用表面镀钼的钨丝，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。本技术还公开了用于溅射靶表面含氧量控制的探针，其采用表面镀钼的钨丝。优选的，钨丝直径为0. 1-0. 3毫米。本技术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是本技术探针的原理图。图2是本技术控制系统框图。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技术实施例作详细说明。探针采用直径为0. 2毫米的镀钼钨丝制成，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，电子密度和离子浓度Iii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KT1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3ΧΚΓ1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
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，而并非作为对本技术的限定，只要在本技术的范围内，对以上实施例的变化、 变型都将落在本技术的保护范围。权利要求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钼的钨丝。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，探针采用表面镀钼的钨 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。专利摘要本技术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、氧气流本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹤霖，金秀男，常亚平，
申请(专利权)人：杭州韩世通信电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]