等离子体发射监控系统参与的中频孪生反应磁控溅射沉积TiO_2薄膜的实验研究

在一个孪生靶实验装置上进行了中频反应磁控溅射沉积TiO2薄膜的工艺实验。得到了一组真实的反应溅射TiO2薄膜的沉积速率和真空与反应气体流量之间关系的迟滞曲线(无等离子体发射监控系统Plasma Emission Monitoring,PEM)参与。介绍了PEM参与下的反应溅射TiO2的一些实验现象和结果,此时TiO2的沉积速率与PEM设定值呈很好的线性关系,反应溅射可以稳定在过渡态的任一工作点。设定值是PEM控制系统最关键的参数,直接决定着控制的可靠性、反应溅射速率以及薄膜的微观结构。结果表明,为了得到标准化学配比的反应物,PEM的设定值不能超过某个极限值。要在保证化学配比也就是反应物的成分或结构的前提下提高沉积速率才有意义。

反应溅射镀膜的等离子体发射控制系统设计

介绍了一种基于Allen-Bradley可编程控制器的等离子体发射监控闭环控制系统;在介绍溅射镀膜工作原理的基础上,分析了影响镀膜性能的多个因素,提出了等离子体发射监控反应溅射镀膜的控制方案;进而,具体介绍了等离子体发射监控系统的传感器、执行器的结构与设计,并进行了PLC-PID控制软件的编程,实现了快速、稳定的控制功能,使反应溅射镀膜工作均匀;实际运行证明了本等离子发射监控设计合理性,可制备氮化钛、氧化钛化合物薄膜,具有良好的推广价值。

等离子体辉光发射反馈监控技术在光学薄膜中的应用

目前光学减反光膜、光学装饰膜等广泛应用于消费电子行业,这些光学膜主要采用电子束蒸发和反应磁控溅射等方式制造。传统的反应磁控溅射光学膜具有致密度高、附着力好、颜色稳定等优点,但过氧态沉积速率低,生产效率不高。本文利用等离子体辉光发射监控技术(PEM)来稳定控制中频反应溅射过程中的靶状态,使靶材稳定在过渡态镀膜,既提高沉积速率,又不影响光学性能。实验结果表明,采用PEM反馈控制中频反应溅射制备氧化铌薄膜,777 nm处氧辉光强度设定值为40%时(过氧态标定为90%),沉积速率较传统的过氧态提高1-2倍;采用靶电压反馈控制中频反应溅射制备氧化硅薄膜,靶电压设定值为29%时(纯硅靶电压标定为90%),其沉积速率是过氧态的2～3倍。可见光透过率曲线显示没有明显增加吸收。按照此设定值制备4层AR膜,单炉镀膜时间由原来的2.3 h(过氧态镀膜)缩减到1 h,产能提高1倍以上。