專利名稱：一種真空鍍膜裝置、真空鍍膜控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種真空鍍膜裝置，尤其涉及到一種能改善加入氣體精度和均勻性及減少熱幅射的影響、鍍膜材料加熱均勻不會(huì)產(chǎn)生深坑現(xiàn)象的真空鍍膜裝置、控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
目前在光學(xué)元件及半導(dǎo)體集成電路中廣泛使用真空鍍膜處理技術(shù)。在真空腔內(nèi)，將鍍膜材料放置在坩堝內(nèi)形成蒸發(fā)源，鍍膜基片放置在機(jī)架上；采用熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、分子束延展等方法將蒸發(fā)源以金屬離子、電子和中性粒子的形式生成鍍膜蒸汽；鍍膜蒸汽沉積在基片上形成薄膜。如果同時(shí)在真空腔體中通入適量氮?dú)狻⒀鯕饣蚱渌細(xì)浠衔?，與鍍膜蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以生成所需的化合物鍍膜膜層。在蒸發(fā)源加熱中，電子束蒸發(fā)技術(shù)，因其控制精度高、加熱均勻、反應(yīng)快、沒(méi)有污染等優(yōu)點(diǎn)而在半導(dǎo)體等對(duì)鍍膜膜層·要求特別苛刻的行業(yè)得到廣泛使用。在目前的半導(dǎo)體行業(yè)的真空鍍膜中，往往需要進(jìn)行多層次多種材料的鍍膜處理，包括金屬材料及氧化物材料。在一般的金屬材料鍍膜時(shí)，要求電子束均勻加熱蒸發(fā)源即可；在進(jìn)行氧化物材料鍍膜時(shí)，由于氧化物材料在冷態(tài)時(shí)導(dǎo)熱性能差，并呈顆粒狀，其邊界狀態(tài)各不相同，造成即使電子束均勻掃描，也會(huì)有氧化物顆粒有不同的溫度分布，致使坩堝內(nèi)的氧化物材料因局部大量蒸發(fā)而形成深坑，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺娮邮苯影l(fā)射在坩堝上，此時(shí)若繼續(xù)工作則造成坩堝損壞，若停止工作則造成基片報(bào)廢。在一般的真空鍍膜系統(tǒng)中，都是盡量均勻布置氧化物顆粒，而電子束則均勻發(fā)射在氧化物顆粒上，然而由于氧化物顆粒局部邊緣條件的不一致性，仍無(wú)法解決上述存在的問(wèn)題。其次在進(jìn)行氧化物鍍膜時(shí)，還需要加入適量的反應(yīng)氣體，加入氣體精確程度及均勻程度都直接影響到鍍膜的質(zhì)量，由于真空腔體與低溫泵相連，加入的氣體容易被低溫泵吸收，在越靠近低溫泵的地方氣體吸收得越多，使加入氣體的精度及均勻度均受到影響。第三，在鍍膜時(shí)，有時(shí)需加熱基片，而真空腔體內(nèi)的高溫?zé)崃繒?huì)輻射到低溫泵內(nèi)，造成低溫泵的冷端溫度升高而失效，影響鍍膜質(zhì)量及工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決加入氣體容易被低溫泵吸收影響均勻性、加熱基片的高溫?zé)崃枯椛涞降蜏乇脙?nèi)引起低溫泵失效的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)解決氧化物材料蒸發(fā)溫度不均勻易產(chǎn)生深坑現(xiàn)象導(dǎo)致坩堝損壞或基片報(bào)廢的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種能改善加入氣體精度和均勻性、減少高溫?zé)崃枯椛鋵?duì)低溫泵影響和適合氧化物材料蒸發(fā)的真空鍍膜裝置及控制系統(tǒng)。為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明主要是采用下述技術(shù)方案
本發(fā)明的一種真空鍍膜裝置，包括真空腔體、與真空腔體連接的真空泵和低溫泵，所述真空腔體的頂部設(shè)有傘架，所述傘架上放置待鍍膜的基片，在真空腔體的下部設(shè)有e型電子槍，在電子槍內(nèi)設(shè)有坩堝，所述坩堝內(nèi)放有鍍膜材料，真空腔體上設(shè)有觀察窗，所述e型電子槍內(nèi)設(shè)有排列成一圓圈并可沿圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的坩堝位，所述坩堝設(shè)在坩堝位上，所述坩堝位包括一個(gè)加熱位和若干個(gè)存放位，所述坩堝加熱位的上方設(shè)有擋板，所述擋板為活動(dòng)式，所述低溫泵與真空腔體的連接管上設(shè)有插板閥，多個(gè)坩堝可放置不同的鍍膜材料，可一次完成多層次的鍍膜作業(yè)，節(jié)約能源，提高效率，擋板可提高鍍膜過(guò)程的準(zhǔn)確性和鍍層質(zhì)量，而可控開(kāi)口度的插板閥可精確控制真空腔體內(nèi)的真空度和氣體分布，防止低溫泵的冷端因吸入過(guò)多的氣體而提前飽和失效，同時(shí)，在利用紅外線輻射加熱基片時(shí)，也可減少高溫?zé)崃枯椛鋵?duì)低溫泵的影響，提高鍍膜層的質(zhì)量及工作效率，延長(zhǎng)低溫泵的使用壽命。作為優(yōu)選，所述真空腔體的中部設(shè)有修正板，所述修正板設(shè)在所述坩堝加熱位的正上方，修正板可將鍍膜材料的蒸發(fā)氣體均勻擴(kuò)散，提高基片膜層的均勻度和膜層質(zhì)量。作為優(yōu)選，所述真空腔體的e型電子槍兩側(cè)設(shè)有紅外線加熱燈，所述紅外線加熱燈朝上并對(duì)準(zhǔn)傘架，通過(guò)紅外線的熱量輻射來(lái)加熱傘架上的基片，使加熱過(guò)程均勻直接，力口熱指向性好。作為優(yōu)選，所述真空腔體頂部設(shè)有傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述傘架連接，傘架可沿軸向旋轉(zhuǎn)，放置在傘架上的基片也跟著旋轉(zhuǎn)，基片與鍍膜材料蒸氣充分接·觸，鍍膜過(guò)程均勻，氣體析出充分，膜層質(zhì)量較高。一種真空鍍膜控制系統(tǒng)，包括主機(jī)單元和電子槍控制單元，主機(jī)單元包括工控機(jī)和I/O單元、放大單元，所述I/O單元外接真空規(guī)、溫度檢測(cè)儀、插板閥、紅外線加熱燈、傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和膜厚測(cè)量?jī)x，所述放大單元外接電子槍控制單元，所述電子槍控制單元包括X軸線圈驅(qū)動(dòng)裝置和Y軸線圈驅(qū)動(dòng)裝置。作為優(yōu)選，所述工控機(jī)內(nèi)設(shè)有高速板卡，所述高速板卡與所述放大單元連接。一種真空鍍膜控制方法，其步驟如下
A.預(yù)先將低溫泵的冷端溫度置于20K以下并關(guān)閉插板閥；
B.將所需的蒸發(fā)材料放置在相應(yīng)的坩堝內(nèi)，待鍍基片放置在傘架上，關(guān)閉真空腔體后開(kāi)啟真空泵抽真空，真空腔體內(nèi)的真空度預(yù)抽到2Xl(T2T0rr以下時(shí)，關(guān)閉真空泵；
C.將放置有待鍍材料的坩堝旋轉(zhuǎn)至坩堝加熱位；
D.將插板閥置于完全打開(kāi)狀態(tài)，低溫泵抽除真空腔體內(nèi)的剩余氣體，使真空腔體內(nèi)的真空度繼續(xù)提升，打開(kāi)e型電子槍，根據(jù)不同的鍍膜材料控制電子束流掃描加熱蒸發(fā)材料；
E.觀察加熱位坩堝內(nèi)鍍膜材料的表面溫度分布狀態(tài)，進(jìn)行不同的電子束流掃描控制方法加熱，使坩堝內(nèi)的鍍膜材料表面溫度均勻一致；
F.打開(kāi)紅外線加熱燈輻射加熱傘架上的基片，當(dāng)基片溫度達(dá)到150 200°C時(shí)，將插板閥置于40% 60%的開(kāi)口度；
G.當(dāng)鍍膜材料表面溫度上升到該材料的蒸發(fā)溫度時(shí)，打開(kāi)氣體流量控制裝置，通入反應(yīng)氣體，并通過(guò)真空規(guī)測(cè)量真空腔體內(nèi)的真空度，控制插板閥的開(kāi)啟位置，保持真空度在2X 10_4 4X KT4Torr之間，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)傘架，移開(kāi)擋板，使蒸發(fā)氣化的鍍膜材料上升并通過(guò)修正板均勻擴(kuò)散，在基片的表面與通入的氣體進(jìn)行反應(yīng)，在基片表面形成均勻致密的膜層；
H.通過(guò)膜厚檢測(cè)儀檢測(cè)膜厚，當(dāng)基片表面的膜厚達(dá)到要求時(shí)，電子槍關(guān)閉，擋板重新轉(zhuǎn)回置于遮擋位置；
I.根據(jù)加工要求判斷是否需進(jìn)行下一層的鍍膜，如有下一層的鍍膜要求，則重復(fù)進(jìn)行C-H加工步驟，完成第二層材料的鍍膜，依次類(lèi)推，完成其他層的鍍膜，如無(wú)要求，則真空腔體充氣后完成整個(gè)鍍膜過(guò)程，關(guān)閉插板閥，傘架停止轉(zhuǎn)動(dòng)。作為優(yōu)選，步驟(G)所述的氣體流量控制器為氣體質(zhì)量流量控制器，以 質(zhì)量為流量控制參數(shù)，使加入的反應(yīng)氣體更加精確。作為優(yōu)選，步驟(E)所述的電子束流掃描控制方法是一種按區(qū)塊分別設(shè)置掃描時(shí)間的方式，將電子槍掃描線圈上的控制電流在一個(gè)周期內(nèi)等分形成至少8個(gè)以上的若干小區(qū)間，對(duì)應(yīng)的電子束流在蒸發(fā)材料表面形成相應(yīng)的若干掃描區(qū)塊，若干個(gè)掃描區(qū)塊組成蒸發(fā)材料表面的整個(gè)加熱區(qū)域，通過(guò)設(shè)置并修正各小區(qū)間內(nèi)的電流頻率參數(shù)來(lái)調(diào)整電子束流在每個(gè)掃描區(qū)塊內(nèi)的相對(duì)掃描速度，相應(yīng)地控制電子束流對(duì)該區(qū)塊的加熱時(shí)間，達(dá)到鍍膜材料表面的加熱均勻性，各小區(qū)間總的電流變化周期與設(shè)定的掃 描線圈的電流變化周期是相同的。步驟(E)所述的電子束流掃描控制方法如下
A.將X軸掃描線圈的電流在一個(gè)變化周期內(nèi)等分為至少8個(gè)小區(qū)間，各小區(qū)間總的電流變化周期就是設(shè)定的X軸掃描線圈的電流變化周期；
B.設(shè)置X軸掃描線圈電流在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)停留時(shí)間的參數(shù)，設(shè)置方式為按所占百分比的形式進(jìn)行；
C.根據(jù)各區(qū)塊的停留時(shí)間參數(shù)，計(jì)算并設(shè)定對(duì)應(yīng)該區(qū)塊的X軸掃描線圈的電流頻率
值；
D.將Y軸掃描線圈的電流在一個(gè)變化周期內(nèi)等分為與所述X軸數(shù)量相同的若干小區(qū)間，各小區(qū)間總的電流變化周期就是設(shè)定的Y軸掃描線圈的電流變化周期；
E.設(shè)置Y軸線圈電流在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)的停留時(shí)間的參數(shù)，設(shè)置方式為按所占百分比的形式進(jìn)行；
F.根據(jù)各區(qū)塊的停留時(shí)間參數(shù)，計(jì)算并設(shè)定對(duì)應(yīng)該區(qū)塊的Y軸掃描線圈的電流頻率
值；
G.X軸區(qū)塊與對(duì)應(yīng)Y軸區(qū)塊的電流所占時(shí)間參數(shù)的調(diào)整同步進(jìn)行，并按各自的算術(shù)平均值計(jì)算，調(diào)整后各自所占掃描時(shí)間相同；
H.根據(jù)對(duì)蒸發(fā)材料表面溫度的觀察，如某區(qū)塊的溫度偏高，則降低該區(qū)塊的X軸掃描線圈或/和Y軸掃描線圈的電流所占時(shí)間參數(shù)，使電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的掃描速度加快，電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的停留時(shí)間縮短，相應(yīng)加熱時(shí)間也縮短，使溫度降低；
I.如某區(qū)塊的溫度偏低，則提高該區(qū)塊的X軸掃描線圈或/和Y軸掃描線圈的電流所占時(shí)間參數(shù)，使電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的掃描速度變慢，電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，相應(yīng)加熱時(shí)間也延長(zhǎng)，使溫度升聞；
本發(fā)明的有益效果是采用多個(gè)坩堝分別放置不同的鍍膜材料，一次完成多層次的鍍膜作業(yè)，節(jié)約能源，提高效率，擋板可提高鍍膜過(guò)程的準(zhǔn)確性和膜層質(zhì)量，而可控開(kāi)度的插板閥可精確控制真空腔體內(nèi)的真空度和氣體分布，防止低溫泵的冷端因吸入過(guò)多的氣體而提前飽和失效，在利用紅外線的熱量輻射加熱基片時(shí)，也可減少高溫?zé)崃枯椛鋵?duì)低溫泵的影響，提高鍍膜層的質(zhì)量及工作效率，延長(zhǎng)低溫泵的使用壽命，同時(shí)，在電子束流軌跡控制中采用分區(qū)間控制原理，在各區(qū)間分別控制X軸掃描線圈和Y軸掃描線圈的電流頻率，繼而控制電子束流在各區(qū)間的加熱時(shí)間，則解決了氧化物材料蒸發(fā)不均勻產(chǎn)生的深坑現(xiàn)象，防止坩堝損壞或基片報(bào)廢。


圖I是本發(fā)明的真空鍍膜裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的電子槍結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖。圖4是本發(fā)明的X軸電流頻率調(diào)節(jié)變化圖。圖5是本發(fā)明的Y軸電流頻率調(diào)節(jié)變化圖。圖6是本發(fā)明電子槍初始掃描軌跡圖。圖7是本發(fā)明電子槍調(diào)整后掃描軌跡圖。
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圖中I.真空腔體，2.真空泵，3.低溫泵，4.傘架，5.基片，6. e型電子槍，7.坩堝，8.觀察窗，9.加熱位，10.存放位，11.擋板，12.插板閥，13.修正板，14.紅外線加熱燈，15.傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例本實(shí)施例的一種真空鍍膜裝置，如圖I和圖2所示，包括真空腔體I、與真空腔體連接的真空泵2和低溫泵3，低溫泵與真空腔體的連接管上設(shè)計(jì)有插板閥12，真空腔體的頂部設(shè)計(jì)有傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15和傘架4，傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與傘架連接，傘架上放置待鍍膜的基片5，在真空腔體的下部設(shè)計(jì)有e型電子槍6，在電子槍內(nèi)設(shè)計(jì)有排列成一圓圈并可沿圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的坩堝位，坩堝位上放置有坩堝7，坩堝位包括一個(gè)加熱位9和若干個(gè)存放位10，坩堝內(nèi)放置有鍍膜材料，真空腔體上設(shè)計(jì)有觀察窗8，在坩堝加熱位的上方安裝有擋板11，擋板為活動(dòng)式，加熱時(shí)打開(kāi)，坩堝加熱位的正上方還設(shè)計(jì)有修正板13，修正板處于擋板與傘架之間，真空腔體的電子槍兩側(cè)還安裝有紅外線加熱燈14，紅外線加熱燈朝上并正對(duì)傘架；本實(shí)施例的控制系統(tǒng)如圖3所示,包括主機(jī)單元和電子槍控制單元，主機(jī)單元包括工控機(jī)和I/O單元、放大單元，I/O單元外接真空規(guī)、溫度檢測(cè)儀、插板閥、紅外線加熱燈、傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣體流量控制器和膜厚測(cè)量?jī)x，放大單元外接電子槍控制單元，電子槍控制單元包括X軸掃描線圈驅(qū)動(dòng)裝置和Y軸掃描線圈驅(qū)動(dòng)裝置，工控機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)有高速板卡，高速板卡與放大單元連接；工作時(shí)，預(yù)先將低溫泵的冷端溫度置于20K以下并關(guān)閉插板閥，將所需的鍍膜材料分別放置在相應(yīng)的坩堝內(nèi)，待鍍基片放置在傘架上；關(guān)閉真空腔體后開(kāi)啟真空泵抽真空,真空腔體內(nèi)的真空度預(yù)抽到2 X KT2Torr以下時(shí)，關(guān)閉真空泵；將放置有待鍍材料的坩堝旋轉(zhuǎn)至坩堝加熱位，將插板閥置于完全打開(kāi)狀態(tài)，用低溫泵抽除真空腔體內(nèi)的剩余氣體，使真空腔體內(nèi)的真空度繼續(xù)提升，打開(kāi)e型電子槍，根據(jù)不同的鍍膜材料，控制電子束流掃描加熱位上的坩堝內(nèi)鍍膜材料，觀察坩堝內(nèi)鍍膜材料的表面溫度分布狀態(tài)，調(diào)整電流參數(shù)進(jìn)行電子束流掃描，使坩堝內(nèi)的鍍膜材料表面溫度均勻一致，打開(kāi)紅外線加熱燈輻射加熱傘架上的基片；當(dāng)基片溫度達(dá)到150°C時(shí)，將插板閥置于40%的開(kāi)口度，當(dāng)鍍膜材料表面溫度上升到該材料的蒸發(fā)溫度時(shí)，打開(kāi)氣體質(zhì)量流量控制器，通入反應(yīng)氣體，并通過(guò)真空規(guī)測(cè)量真空腔體內(nèi)的真空度，調(diào)整插板閥的開(kāi)啟度，使真空度保持在2X KT4Torr之間，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)傘架，移開(kāi)擋板，使蒸發(fā)氣化的鍍膜材料蒸汽上升并通過(guò)修正板后均勻擴(kuò)散，在基片表面與通入的反應(yīng)氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成均勻致密的膜層。通過(guò)膜厚檢測(cè)儀檢測(cè)膜厚，當(dāng)基片表面的膜厚達(dá)到要求時(shí)，關(guān)閉電子槍，擋板重新轉(zhuǎn)回置于遮擋位置，根據(jù)加工要求判斷是否需進(jìn)行下一層的鍍膜。如有下一層的鍍膜要求，則重復(fù)進(jìn)行以上步驟，完成第二層材料的鍍膜，依次類(lèi)推，完成其他層的鍍膜，如無(wú)要求，則真空腔體充氣后完成整個(gè)鍍膜過(guò)程，關(guān)閉插板閥，傘架停止轉(zhuǎn)動(dòng)；
坩堝加熱過(guò)程中的電子束流掃描控制方法是一種按區(qū)塊分別設(shè)置掃描時(shí)間的方式，將電子槍掃描線圈上的控制電流在一個(gè)周期內(nèi)等分形成至少8個(gè)以上的若干小區(qū)間，對(duì)應(yīng)的電子束流在蒸發(fā)材料表面形成相應(yīng)的若干掃描區(qū)塊，若干個(gè)掃描區(qū)塊組成蒸發(fā)材料表面的整個(gè)加熱區(qū)域，設(shè)置并修正各小區(qū)間內(nèi)的電流頻率參數(shù)，來(lái)調(diào)整電子束流在每個(gè)掃描區(qū)塊內(nèi)的相對(duì)掃描速度，相應(yīng)控制電子束流對(duì)該區(qū)塊的加熱時(shí)間，達(dá)到鍍膜材料表面的加熱均勻性，各小區(qū)間總的電流變化周期與設(shè)定的掃描線圈的電流變化周期是相同的。初始工作時(shí)，
設(shè)定X軸電流頻率為IHz的正弦波，峰值為I ;
Y軸電流頻率為IHz的正弦波，相位比X電流滯后90度，峰值也為I ;
X軸電流頻率及Y軸電流頻率各均分為8個(gè)區(qū)域，如圖4和圖5中的曲線I，在默認(rèn)情況下，各區(qū)域的設(shè)置值都是一樣的，各區(qū)域所占用的時(shí)間是一樣的，各為1/8T，即1/8S。電子槍的電子束流掃描軌跡為一個(gè)圓，如圖6所示，電子束流的掃描速度是均勻的，電子束流在坩堝內(nèi)鍍膜材料的表面加熱時(shí)間也是均勻，即在8個(gè)區(qū)塊內(nèi)的加熱時(shí)間均相同，
當(dāng)由于氧化物材料表面加熱溫度不均勻時(shí)，例如在I和II的兩個(gè)區(qū)塊的加熱溫度偏低，則需要調(diào)整電子束流在該區(qū)域的掃描速度，可在相應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行參數(shù)調(diào)整；操作人員對(duì)參數(shù)作如下調(diào)整
X軸掃描電流調(diào)節(jié)
化域 |X1 |X2 |X3 |X4 |X5 |X6 |X7 |X8 瓦置值丨200 丨200 1100 1100 1100 1100 1100 1100
Y軸掃描電流調(diào)節(jié)
7 域 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 |Y7 |Y8I置值 IlOO IlOO IlOO IlOO IlOO IlOO IlOO IlOO
則此時(shí)
I.計(jì)算 X 軸電流各區(qū)域的頻率值200+200+100+100+100+100+100+100=1000
Xl及X2區(qū)域的占用比例為:200/1000=1/5=0. 2
X3 X8區(qū)域的占用比例為:100/1000=1/10=0. I
由于Y電流各區(qū)域的數(shù)值沒(méi)有調(diào)整，各區(qū)域的占用比例仍為1/8=0. 125
因此
I區(qū)域的占用比例為(0. 2+0. 125)/2=0. 162 II區(qū)域的占用比例也為(0. 2+0. 125)/2=0. 162 III區(qū)域的占用比例為(0. 1+0. 125)/2=0. 1125 IV區(qū)域的占用比例為(0. 1+0. 125)/2=0. 1125 V區(qū)域的占用比例為(0. 1+0. 125)/2=0. 1125 VI區(qū)域的占用比例為(0. 1+0. 125)/2=0. 1125 VII區(qū)域的占用比例為(0. 1+0. 125)/2=0. 1125 VDI區(qū)域的占用比例為(0. 1+0. 125)/2=0. 1125據(jù)此可知
I區(qū)域的電流頻率為0. 125/0. 162X 1=0. 771Hz II區(qū)域的電流頻率為0. 125/0. 162X 1=0. 771Hz III區(qū)域的電流頻率為 0. 125/ 0. 1125X 1=1. IllHz IV區(qū)域的電流頻率為0. 125/ 0. 1125X 1=1. IllHz V區(qū)域的電流頻率為0. 125/ 0. 1125X 1=1. IllHz VI區(qū)域的電流頻率為0. 125/ 0. 1125X 1=1. IllHz VII區(qū)域的電流頻率為 0. 125/ 0. 1125X 1=1. IllHz VDI區(qū)域的電流頻率為 0. 125/ 0. 1125X 1=1. IllHz
可知在I和II區(qū)域的電子束流掃描頻率變慢，如圖4和圖5中的 曲線2所示，即電子束流在1/8T和1/4T的時(shí)間內(nèi)所掃描的區(qū)域減少，如圖7所示，相同時(shí)間內(nèi)掃描距離縮短，力口熱量增加，而其他時(shí)間的掃描區(qū)域相應(yīng)增加，溫度下降，使各區(qū)域的加熱趨向一致。以上說(shuō)明并非對(duì)本發(fā)明作了限制，本發(fā)明也不僅限于上述說(shuō)明的舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、增添或替換，都應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種真空鍍膜裝置，包括真空腔體(I)、與真空腔體連接的真空泵(2)和低溫泵(3)，所述真空腔體的頂部設(shè)有傘架(4)，所述傘架上放置待鍍膜的基片(5)，在真空腔體的下部設(shè)有e型電子槍(6 )，在電子槍內(nèi)設(shè)有坩堝(7 )，所述坩堝內(nèi)放有鍍膜材料，真空腔體上設(shè)有觀察窗(8)，其特征在于所述e型電子槍內(nèi)設(shè)有排列成一圓圈并可沿圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的坩堝位，所述坩堝設(shè)在坩堝位上，所述坩堝位包括一個(gè)加熱位(9)和若干個(gè)存放位(10)，所述坩堝加熱位的上方設(shè)有擋板(11)，所述擋板為活動(dòng)式，所述低溫泵與真空腔體的連接管上設(shè)有插板閥(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空鍍膜裝置，其特征在于所述真空腔體的中部設(shè)有修正板(11)，所述修正板設(shè)在所述坩堝加熱位的正上方并處于所述擋板(11)與所述傘架(4)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空鍍膜裝置，其特征在于所述真空腔體的e型電子槍(6)兩側(cè)設(shè)有紅外線加熱燈(14)，所述紅外線加熱燈朝上并對(duì)準(zhǔn)傘架(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種真空鍍膜裝置，其特征在于所述真空腔體(I)頂部設(shè)有傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)，所述傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述傘架(4)連接。
5.基于權(quán)利要求I的真空鍍膜控制系統(tǒng)，包括主機(jī)單元和電子槍控制單元，主機(jī)單元包括工控機(jī)和I/O單元、放大單元，所述I/O單元外接真空規(guī)、溫度檢測(cè)儀、插板閥、紅外線加熱燈、傘架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣體流量控制器和膜厚測(cè)量?jī)x，所述放大單元外接電子槍控制單元，所述電子槍控制單元包括X軸掃描線圈驅(qū)動(dòng)裝置和Y軸掃描線圈驅(qū)動(dòng)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空鍍膜控制系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)內(nèi)設(shè)有高速板卡，所述高速板卡與所述放大單元連接。
7.基于權(quán)利要求5的真空鍍膜控制方法，其步驟如下 A.預(yù)先將低溫泵的冷端溫度置于20K以下并關(guān)閉插板閥； B.將所需的鍍膜材料放置在相應(yīng)的坩堝內(nèi)，待鍍基片放置在傘架上，關(guān)閉真空腔體后開(kāi)啟真空泵抽真空，真空腔體內(nèi)的真空度預(yù)抽到2Xl(T2T0rr以下時(shí)，關(guān)閉真空泵； C.將放置有待鍍材料的坩堝旋轉(zhuǎn)至加熱位； D.將插板閥置于完全打開(kāi)狀態(tài)，低溫泵抽除真空腔體內(nèi)的剩余氣體，使真空腔體內(nèi)的真空度繼續(xù)提升，打開(kāi)e型電子槍，根據(jù)不同的鍍膜材料控制電子束流掃描加熱蒸發(fā)材料； E.觀察加熱位坩堝內(nèi)鍍膜材料的表面溫度分布狀態(tài)，進(jìn)行不同的電子束流掃描控制方法加熱，使坩堝內(nèi)的鍍膜材料表面溫度均勻一致； F.打開(kāi)紅外線加熱燈輻射加熱傘架上的基片，當(dāng)基片溫度達(dá)到150 200°C時(shí)，將插板閥置于40% 60%的開(kāi)口度； G.當(dāng)鍍膜材料表面溫度上升到該材料的蒸發(fā)溫度時(shí)，打開(kāi)氣體流量控制器，通入反應(yīng)氣體，并通過(guò)真空規(guī)測(cè)量真空腔體內(nèi)的真空度，控制插板閥的開(kāi)啟位置，使真空度保持在2X IO-4 4X KT4Torr之間，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)傘架，移開(kāi)擋板，使蒸發(fā)氣化的鍍膜材料上升并通過(guò)修正板均勻擴(kuò)散，在基片的表面與通入的反應(yīng)氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在基片表面形成均勻致密的膜層； H.通過(guò)膜厚檢測(cè)儀檢測(cè)膜厚，當(dāng)基片表面的膜厚達(dá)到要求時(shí)，電子槍關(guān)閉，擋板重新轉(zhuǎn)回置于遮擋位置； I.根據(jù)加工要求判斷是否需進(jìn)行下一層的鍍膜，如有下一層的鍍膜要求，則重復(fù)進(jìn)行C-H加工步驟，完成第二層材料的鍍膜，依次類(lèi)推，完成其他層的鍍膜，如無(wú)要求，則真空腔體充氣后完成整個(gè)鍍膜過(guò)程，關(guān)閉插板閥，傘架停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空鍍膜控制方法，其特征在于步驟(G)所述的氣體流量控制器為氣體質(zhì)量流量控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空鍍膜控制方法，其特征在于步驟(E)所述的電子束流掃描控制方法是一種按區(qū)塊分別設(shè)置掃描時(shí)間的方式，將電子槍掃描線圈上的控制電流在一個(gè)周期內(nèi)等分形成至少8個(gè)以上的若干小區(qū)間，對(duì)應(yīng)的電子束流在蒸發(fā)材料表面形成相應(yīng)的若干掃描區(qū)塊，若干個(gè)掃描區(qū)塊組成蒸發(fā)材料表面的整個(gè)加熱區(qū)域，設(shè)置并修正各小區(qū)間內(nèi)的電流頻率參數(shù)，來(lái)調(diào)整電子束流在每個(gè)掃描區(qū)塊內(nèi)的相對(duì)掃描速度，相應(yīng)控制電子束流對(duì)該區(qū)塊的加熱時(shí)間，達(dá)到鍍膜材料表面的加熱均勻性，各小區(qū)間總的電流變化周期與設(shè)定的掃描線圈的電流變化周期是相同的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空鍍膜控制方法，其特征在于步驟(E)所述的電子束流掃描控制方法，其方法如下 A.將X軸掃描線圈的電流在一個(gè)變化周期內(nèi)等分為至少8個(gè)小區(qū)間，各小區(qū)間總的電流變化周期就是設(shè)定的X軸掃描線圈的電流變化周期； B.設(shè)置X軸掃描線圈電流在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)停留時(shí)間的參數(shù)，設(shè)置方式為按所占百分比的形式進(jìn)行； C.根據(jù)各區(qū)塊的停留時(shí)間參數(shù)，計(jì)算并設(shè)定對(duì)應(yīng)該區(qū)塊的X軸掃描線圈的電流頻率值； D.將Y軸掃描線圈的電流在一個(gè)變化周期內(nèi)等分為與所述X軸數(shù)量相同的若干小區(qū)間，各小區(qū)間總的電流變化周期就是設(shè)定的Y軸掃描線圈的電流變化周期； E.設(shè)置Y軸線圈電流在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)的停留時(shí)間的參數(shù)，設(shè)置方式為按所占百分比的形式進(jìn)行； F.根據(jù)各區(qū)塊的停留時(shí)間參數(shù)，計(jì)算并設(shè)定對(duì)應(yīng)該區(qū)塊的Y軸掃描線圈的電流頻率值； G.X軸區(qū)塊與對(duì)應(yīng)Y軸區(qū)塊的電流所占時(shí)間參數(shù)的調(diào)整同步進(jìn)行，并按各自的算術(shù)平均值計(jì)算，調(diào)整后各自所占掃描時(shí)間相同； H.根據(jù)對(duì)蒸發(fā)材料表面溫度的觀察，如某區(qū)塊的溫度偏高，則降低該區(qū)塊的X軸掃描線圈或/和Y軸掃描線圈的電流所占時(shí)間參數(shù)，使電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的掃描速度加快，電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的停留時(shí)間縮短，相應(yīng)加熱時(shí)間也縮短，使溫度降低； I.如某區(qū)塊的溫度偏低，則提高該區(qū)塊的X軸掃描線圈或/和Y軸掃描線圈的電流所占時(shí)間參數(shù)，使電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的掃描速度變慢，電子束流在該區(qū)塊內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，相應(yīng)加熱時(shí)間也延長(zhǎng)，使溫度升聞。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種真空鍍膜裝置、真空鍍膜控制系統(tǒng)及控制方法，真空鍍膜裝置包括真空腔體、真空泵和低溫泵，真空腔體的頂部設(shè)有傘架，傘架上放置待鍍膜的基片，真空腔體內(nèi)設(shè)有e型電子槍，e型電子槍上設(shè)有排列成圈并可沿圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的坩堝，坩堝內(nèi)放有鍍膜材料，在坩堝加熱位的上方設(shè)有擋板，低溫泵與真空腔體的連接管上設(shè)有插板閥，本發(fā)明在電子槍的電子束流軌跡控制中采用分區(qū)控制原理，在各區(qū)間分別控制X軸掃描線圈和Y軸掃描線圈的電流頻率，繼而控制電子束流在鍍膜材料表面各區(qū)塊的掃描時(shí)間，解決了氧化物材料蒸發(fā)不均勻產(chǎn)生的深坑現(xiàn)象，有效防止坩堝損壞或基片報(bào)廢。
文檔編號(hào)C23C14/30GK102787299SQ20121016410
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者關(guān)永卿, 劉黎明, 將衛(wèi)金, 汪文忠, 洪婧, 田俊杰, 趙山泉, 鄧?guó)P林, 鄭棟, 陳軍, 陳虹飛 申請(qǐng)人:杭州大和熱磁電子有限公司