[发明专利]一种反应溅射沉积速率稳定控制系统及方法

权利要求书

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，电源的两个输出端的电流电压反馈到控制器。

4.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：所述光纤探头、氧传感器分别与控制器连接，将光纤探头和氧传感器的输出信号反馈到控制器。

5.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：所述光纤探头为N个，N≥1，N个光线探头的安装位置为等离子体反应溅射区两端及中间位置。

6.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：所述控制器为等离子体反应监控器，控制器分别与反应气体流量压电阀、工作气体流量压电阀相连，分别控制反应气体、工作气体的分压和流量。

7.一种反应溅射沉积速率稳定控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

抽取真空镀膜室内的部分真空，使达到一定的真空度；

向真空镀膜室内通入工作气体和反应气体；

预置靶电流电压，使工作气体和反应气体辉光放电形成等离子体反应溅射区，靶材反应溅射，在基片表面形成薄膜；

通过多路传感反馈电路判断反应溅射状态变化，根据反应溅射状态变化实时调整工作气体流量和反应气体流量，并保持溅射电流电压的稳定。

8.根据权利要求7所述反应溅射沉积速率稳定控制方法，其特征在于，所述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。

9.根据权利要求7所述反应溅射沉积速率稳定控制方法，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。