[发明专利]一种真空镀膜装置、真空镀膜控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种真空镀膜装置，包括真空腔体（1）、与真空腔体连接的真空泵（2）和低温泵（3），所述真空腔体的顶部设有伞架（4），所述伞架上放置待镀膜的基片（5），在真空腔体的下部设有e型电子枪（6），在电子枪内设有坩埚（7），所述坩埚内放有镀膜材料，真空腔体上设有观察窗（8），其特征在于：所述e型电子枪内设有排列成一圆圈并可沿圆心转动的坩埚位，所述坩埚设在坩埚位上，所述坩埚位包括一个加热位（9）和若干个存放位（10），所述坩埚加热位的上方设有挡板（11），所述挡板为活动式，所述低温泵与真空腔体的连接管上设有插板阀（12）。

2.根据权利要求1所述的一种真空镀膜装置，其特征在于：所述真空腔体的中部设有修正板（11），所述修正板设在所述坩埚加热位的正上方并处于所述挡板（11）与所述伞架（4）之间。

3.根据权利要求1所述的一种真空镀膜装置，其特征在于：所述真空腔体的e型电子枪（6）两侧设有红外线加热灯（14），所述红外线加热灯朝上并对准伞架（4）。

4.根据权利要求1或2所述的一种真空镀膜装置，其特征在于：所述真空腔体（1）顶部设有伞架驱动机构（15），所述伞架驱动机构与所述伞架（4）连接。

5.基于权利要求1的真空镀膜控制系统，包括主机单元和电子枪控制单元，主机单元包括工控机和I/O单元、放大单元，所述I/O单元外接真空规、温度检测仪、插板阀、红外线加热灯、伞架驱动机构、气体流量控制器和膜厚测量仪，所述放大单元外接电子枪控制单元，所述电子枪控制单元包括X轴扫描线圈驱动装置和Y轴扫描线圈驱动装置。

6.根据权利要求5所述的真空镀膜控制系统，其特征在于：所述工控机内设有高速板卡，所述高速板卡与所述放大单元连接。

7.基于权利要求5的真空镀膜控制方法，其步骤如下：

A.预先将低温泵的冷端温度置于20K以下并关闭插板阀；

B.将所需的镀膜材料放置在相应的坩埚内，待镀基片放置在伞架上，关闭真空腔体后开启真空泵抽真空，真空腔体内的真空度预抽到2×10^-2Torr以下时，关闭真空泵；

C.将放置有待镀材料的坩埚旋转至加热位；

D.将插板阀置于完全打开状态，低温泵抽除真空腔体内的剩余气体，使真空腔体内的真空度继续提升，打开e型电子枪，根据不同的镀膜材料控制电子束流扫描加热蒸发材料；

E.观察加热位坩埚内镀膜材料的表面温度分布状态，进行不同的电子束流扫描控制方法加热，使坩埚内的镀膜材料表面温度均匀一致；

F.打开红外线加热灯辐射加热伞架上的基片，当基片温度达到150～200℃时，将插板阀置于40%～60%的开口度；

G.当镀膜材料表面温度上升到该材料的蒸发温度时，打开气体流量控制器，通入反应气体，并通过真空规测量真空腔体内的真空度，控制插板阀的开启位置，使真空度保持在2×10^-4～4×10^-4Torr之间，同时转动伞架，移开挡板，使蒸发气化的镀膜材料上升并通过修正板均匀扩散，在基片的表面与通入的反应气体发生化学反应，在基片表面形成均匀致密的膜层；

H.通过膜厚检测仪检测膜厚，当基片表面的膜厚达到要求时，电子枪关闭，挡板重新转回置于遮挡位置；

I.根据加工要求判断是否需进行下一层的镀膜，如有下一层的镀膜要求，则重复进行C-H加工步骤，完成第二层材料的镀膜，依次类推，完成其他层的镀膜，如无要求，则真空腔体充气后完成整个镀膜过程，关闭插板阀，伞架停止转动。

8.根据权利要求7所述的真空镀膜控制方法，其特征在于：步骤（G）所述的气体流量控制器为气体质量流量控制器。

9.根据权利要求7所述的真空镀膜控制方法，其特征在于：步骤（E）所述的电子束流扫描控制方法是一种按区块分别设置扫描时间的方式，将电子枪扫描线圈上的控制电流在一个周期内等分形成至少8个以上的若干小区间，对应的电子束流在蒸发材料表面形成相应的若干扫描区块，若干个扫描区块组成蒸发材料表面的整个加热区域，设置并修正各小区间内的电流频率参数，来调整电子束流在每个扫描区块内的相对扫描速度，相应控制电子束流对该区块的加热时间，达到镀膜材料表面的加热均匀性，各小区间总的电流变化周期与设定的扫描线圈的电流变化周期是相同的。

10.根据权利要求7所述的真空镀膜控制方法，其特征在于：步骤（E）所述的电子束流扫描控制方法，其方法如下：

A.将X轴扫描线圈的电流在一个变化周期内等分为至少8个小区间，各小区间总的电流变化周期就是设定的X轴扫描线圈的电流变化周期；

B.设置X轴扫描线圈电流在每个小区间内停留时间的参数，设置方式为按所占百分比的形式进行；

C.根据各区块的停留时间参数，计算并设定对应该区块的X轴扫描线圈的电流频率值；

D.将Y轴扫描线圈的电流在一个变化周期内等分为与所述X轴数量相同的若干小区间，各小区间总的电流变化周期就是设定的Y轴扫描线圈的电流变化周期；

E.设置Y轴线圈电流在每个小区间内的停留时间的参数，设置方式为按所占百分比的形式进行；

F.根据各区块的停留时间参数，计算并设定对应该区块的Y轴扫描线圈的电流频率值；

G.X轴区块与对应Y轴区块的电流所占时间参数的调整同步进行，并按各自的算术平均值计算，调整后各自所占扫描时间相同；

H.根据对蒸发材料表面温度的观察，如某区块的温度偏高，则降低该区块的X轴扫描线圈或/和Y轴扫描线圈的电流所占时间参数，使电子束流在该区块内的扫描速度加快，电子束流在该区块内的停留时间缩短，相应加热时间也缩短，使温度降低；

I.如某区块的温度偏低，则提高该区块的X轴扫描线圈或/和Y轴扫描线圈的电流所占时间参数，使电子束流在该区块内的扫描速度变慢，电子束流在该区块内的停留时间延长，相应加热时间也延长，使温度升高。