[发明专利]一种建立用于计算沉积速率的理论模型的方法

说明书

本发明实施例公开了一种建立用于计算离子束溅射薄膜过程中沉积速率的理论模型的方法，通过实验测试得到待测平面二维离散点的膜厚数据，对数据进行拟合处理获得理论模型中的未知参数，进而可采用所述理论模型计算获得该平面任一点的沉积速率。解决了目前无法采用理论模型计算离子束溅射沉积过程中空间各点的沉积速率的问题。

技术领域

本发明涉及薄膜监控领域，特别涉及一种当采用离子束溅射制备光学薄膜时，建立用于计算薄膜沉积速率的理论模型的方法。

背景技术

近年来，随着光学科学技术的不断发展，对薄膜元件的性能指标要求越来越高，薄膜元件膜系设计与制备变得越来越复杂，对沉积工艺精度要求越来越高。沉积工艺具体包括传统的热蒸发技术和离子束溅射技术。

离子束溅射技术相比传统的热蒸发技术具有广阔的应用前景。由离子束溅射技术所制备的薄膜具有损耗小，工艺稳定性高，可重复性好，致密度高，抗激光损伤性能好等优点。在离子束溅射镀膜的过程中，薄膜厚度的均匀性控制是镀制高精度要求的窄带滤光片等薄膜产品的一个关键问题。薄膜厚度通常可由沉积速率和沉积时间相乘获得。

传统热蒸发技术的蒸发源是点源，建立准确的数学模型以计算空间任一点的沉积速率，并且依据沉积速率来设计均匀性挡板，从而精确调整薄膜的膜厚均匀性。离子束溅射的溅射源是高能离子束发射到靶材表面形成的二次面源，二次面源在靶材上发生一系列复杂的物理化学效应，如溅射原子、二次电子及正负例离子发射、吸附杂质解吸和分解、表面刻蚀及物质的化学反应、靶材表面的离子注入等。基于上述原因，离子束溅射技术很难建立有效的理论模型直接对靶材在空间各点的沉积速率进行计算。

因此，计算离子束溅射镀制薄膜元件时沉积速率的方法对于提高薄膜制备精度，实现精确调整薄膜的膜厚均匀性，并最终实现设计并制备出高性能薄膜元件具有重要意义。

发明内容

针对在离子束溅射镀膜过程中，无法采用理论模型计算空间各点的沉积速率，本发明提出了一种建立用于计算离子束溅射中沉积速率的理论模型的方法，该方法的方案如下：调整离子束溅射薄膜沉积装置的工艺条件及衬底位置；启动离子束溅射薄膜沉积装置且执行预定时间溅射工作；将镀膜后的衬底划分成复数个小格，利用膜厚仪测量所述复数个小格的中心膜厚而获得复数个膜厚数据；将所述膜厚数据除以所述预定时间而获得沉积速率数据；对所述沉积速率数据进行数据拟合，获得理论模型中的未知参数。

优选的，所述工艺条件包括离子束溅射薄膜沉积装置的束流、束压、靶材角度、靶材摆角。

优选的，所述衬底采用单面抛光的K9玻璃。

优选的，所述衬底的平面位置与水平面的垂直度小于0.1毫米。

优选的，所述溅射工作的预定时间为50分钟。

优选的，所述镀膜后的衬底被等分成复数个小格，每个小格的规格等同。

优选的，所述膜厚仪对单个小格进行多次测量，并对多次测量结果取平均值，以所述平均值作为所述小格的膜厚数据。

优选的，所述数据拟合包括水平方向拟合和竖直方向拟合。

优选的，所述理论模型为高斯模型，

优选的，所述水平方向采用高斯公式进行拟合，获得拟合的结果参数；将所述拟合的结果参数沿竖直方向采用ECS公式获得高斯模型中的A参数，将所述拟合的结果参数沿竖直方向采用多项式拟合获得高斯模型中的x参数。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：