离子源控制系统和方法以及镀膜设备技术方案

本申请公开一种离子源控制系统和方法以及镀膜设备，涉及等离子体技术领域，所述离子源控制系统与安装在镀膜设备的真空腔体中的离子源本体相连接，所述离子源本体包括放电室、RF天线、加速电极和屏栅电极；所述离子源控制系统包括：用于控制所述离子源本体内的气体流量的气体供应控制组件；所述气体供应控制组件设有出口端位于所述放电室内的入气管；用于控制所述离子源本体内等离子体的产生和引出的电力供应控制组件；所述电力供应控制组件分别与所述RF天线、所述加速电极和所述屏栅电极相连接。本说明书所提供的离子源控制系统和方法以及镀膜设备，能快速稳定地调整等离子体能量和离子电流密度。量和离子电流密度。量和离子电流密度。

【技术实现步骤摘要】
离子源控制系统和方法以及镀膜设备


[0001]本说明书涉及等离子体
，尤其涉及一种离子源控制系统和方法以及镀膜设备。

技术介绍

[0002]在真空光学蒸发镀膜设备中，通常需要用到离子源。离子源的主要作用有：在蒸镀开始前，利用离子源产生的等离子体对基板进行清洗，提高基板附着力；在蒸镀过程中，等离子体起离子辅助蒸镀的作用，与所镀膜层适应的等离子体可显著提高膜层的致密性、改善膜层的机械特性。
[0003]然而，镀膜设备对基板所镀的膜系通常是由不同的材料相互交替而成，不同的镀层对等离子体的要求也不相同。因此想要提高膜系的质量，需要能快速稳定可控地调整等离子体能量和离子电流密度。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种离子源控制系统和方法以及镀膜设备，能快速稳定地调整等离子体能量和离子电流密度。
[0005]为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种离子源控制系统，所述离子源控制系统与安装在镀膜设备的真空腔体中的离子源本体相连接，所述离子源本体包括放电室、RF天线(RF即为Radio Frequency的缩写，表示射频)、加速电极和屏栅电极；所述离子源控制系统包括：
[0006]用于控制所述离子源本体内的气体流量的气体供应控制组件；所述气体供应控制组件设有出口端位于所述放电室内的入气管；
[0007]用于控制所述离子源本体内等离子体的产生和引出的电力供应控制组件；所述电力供应控制组件分别与所述RF天线、所述加速电极和所述屏栅电极相连接。r/>[0008]作为一种优选的实施方式，所述气体供应控制组件包括：
[0009]用于控制气体流量的流量控制模块；
[0010]用于输送气体且与所述入气管远离所述放电室的一端相连通的气体导管；
[0011]设置于所述气体导管上且与所述流量控制模块电连接的流量计，所述流量计用于测得所述气体导管内气体的流量。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述电力供应控制组件包括：
[0013]用于控制所述等离子体的产生和引出的电源控制模块；
[0014]加速电源模块和加速电源滤波器，所述加速电源模块电连接于所述电源控制模块和所述加速电源滤波器之间，所述加速电源滤波器电连接于所述加速电源模块和所述加速电极之间；
[0015]屏栅电源模块和屏栅电源滤波器，所述屏栅电源模块电连接于所述电源控制模块和所述屏栅电源滤波器之间，所述屏栅电源滤波器电连接于所述屏栅电源模块和所述屏栅
电极之间；
[0016]RF电源模块和RF匹配器，所述RF电源模块电连接于所述电源控制模块和所述RF匹配器之间，所述RF匹配器电连接于所述RF电源模块和所述RF天线之间。
[0017]作为一种优选的实施方式，所述离子源控制系统还包括分别与所述气体供应控制组件和所述电力供应控制组件电连接的控制器。
[0018]本说明书还提供一种离子源控制方法，所述离子源控制方法使用如上任一种实施方式中所述的离子源控制系统进行，所述离子源控制方法包括以下步骤：
[0019]所述气体供应控制组件根据气体流量指令将气体导入至所述离子源本体中并反馈气体流量信息；
[0020]所述电力供应控制组件根据所述气体流量信息以固定的RF功率启动所述RF天线；
[0021]所述电力供应控制组件以固定值启动屏栅电压、屏栅电流、加速电压，同时解除所述RF功率的固定值限制，使所述RF功率随所述屏栅电压、所述屏栅电流和所述加速电压自适应匹配，达到动态平衡。
[0022]作为一种优选的实施方式，所述自适应匹配包括以下步骤：
[0023]检测所述加速电压，根据比例算法调整所述RF功率，控制器的比例尺范围为20％；其中，所述控制器分别与所述气体供应控制组件和所述电力供应控制组件电连接；
[0024]检测所述屏栅电压，根据比例算法调整所述RF功率，所述控制器的比例尺范围为20％；
[0025]检测所述屏栅电流，采用PID临界比例法调整所述RF功率。
[0026]作为一种优选的实施方式，所述采用PID临界比例法调整所述RF功率的步骤包括：
[0027]预选择一个采样周期使所述离子源控制系统工作；
[0028]仅加入比例控制环节，直到所述离子源控制系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记录此时的比例放大系数和临界振荡周期；
[0029]在预定控制度下获得PID控制的参数。
[0030]作为一种优选的实施方式，所述离子源控制系统还包括分别与所述气体供应控制组件和所述电力供应控制组件电连接的控制器，所述离子源控制方法包括以下步骤：
[0031]所述控制器给流量控制模块发出气体流量指令，同时所述流量控制模块将流量计测得的气体流量信息反馈给所述控制器；
[0032]所述控制器判定所述气体流量信息是否符合指令，若不符合发出报警信息。
[0033]作为一种优选的实施方式，所述控制器判定所述气体流量信息符合指令后，所述离子源控制方法包括以下步骤：
[0034]所述控制器将所述气体流量信息发送给电源控制模块，同时向所述电源控制模块发出启动指令；所述电源控制模块根据所述气体流量信息和所述启动指令以固定的所述RF功率启动所述RF天线；
[0035]所述RF天线起辉成功且所述RF功率达到设定的启动功率后将启动情况反馈给所述电源控制模块；若启动不成功，不成功的信号反馈给所述电源控制模块，所述电源控制模块重新发出所述启动指令；连续三次启动不成功发出报警信息。
[0036]作为一种优选的实施方式，所述电源控制模块收到所述RF天线启动成功的信号后，所述离子源控制方法包括以下步骤：
[0037]所述电源控制模块以固定值依次启动所述屏栅电压、所述屏栅电流、所述加速电压，所述放电室内的等离子体被引出，同时解除所述RF功率的固定值限制，使所述RF功率随所述屏栅电压、所述屏栅电流和所述加速电压自适应匹配，达到动态平衡。
[0038]作为一种优选的实施方式，在气体流量、屏栅电压、加速电压保持不变的条件下，屏栅电流的大小与RF功率正相关；在气体流量、屏栅电流、加速电压保持不变的条件下，屏栅电压的大小与RF功率正相关；在气体流量、屏栅电流、屏栅电压保持不变的条件下，加速电压的大小与RF功率负相关；在屏栅电流、屏栅电压、加速电压一定的情况下，对于同一种气体而言，RF功率与气体流量的大小负相关。
[0039]本说明书实施方式还提供一种镀膜设备，包括：
[0040]真空腔体；
[0041]安装在所述真空腔体中的离子源本体，所述离子源本体包括放电室、RF天线、加速电极和屏栅电极；
[0042]离子源控制系统，包括用于控制所述离子源本体内的气体流量的气体供应控制组件和用于控制所述离子源本体内等离子体的产生和引出的电力供应控制组件；所述气体供应控制组件设有出口端位于所述放电室内的入气管；所述电力供应控制组件分别与所述RF天线、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子源控制系统，其特征在于，所述离子源控制系统与安装在镀膜设备的真空腔体中的离子源本体相连接，所述离子源本体包括放电室、RF天线、加速电极和屏栅电极；所述离子源控制系统包括：用于控制所述离子源本体内的气体流量的气体供应控制组件；所述气体供应控制组件设有出口端位于所述放电室内的入气管；用于控制所述离子源本体内等离子体的产生和引出的电力供应控制组件；所述电力供应控制组件分别与所述RF天线、所述加速电极和所述屏栅电极相连接。2.根据权利要求1所述的离子源控制系统，其特征在于，所述气体供应控制组件包括：用于控制气体流量的流量控制模块；用于输送气体且与所述入气管远离所述放电室的一端相连通的气体导管；设置于所述气体导管上且与所述流量控制模块电连接的流量计，所述流量计用于测得所述气体导管内气体的流量。3.根据权利要求1所述的离子源控制系统，其特征在于，所述电力供应控制组件包括：用于控制所述等离子体的产生和引出的电源控制模块；加速电源模块和加速电源滤波器，所述加速电源模块电连接于所述电源控制模块和所述加速电源滤波器之间，所述加速电源滤波器电连接于所述加速电源模块和所述加速电极之间；屏栅电源模块和屏栅电源滤波器，所述屏栅电源模块电连接于所述电源控制模块和所述屏栅电源滤波器之间，所述屏栅电源滤波器电连接于所述屏栅电源模块和所述屏栅电极之间；RF电源模块和RF匹配器，所述RF电源模块电连接于所述电源控制模块和所述RF匹配器之间，所述RF匹配器电连接于所述RF电源模块和所述RF天线之间。4.根据权利要求1所述的离子源控制系统，其特征在于，所述离子源控制系统还包括分别与所述气体供应控制组件和所述电力供应控制组件电连接的控制器。5.一种离子源控制方法，其特征在于，所述离子源控制方法使用如权利要求1
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4中任一所述离子源控制系统进行，所述离子源控制方法包括以下步骤：所述气体供应控制组件根据气体流量指令将气体导入至所述离子源本体中并反馈气体流量信息；所述电力供应控制组件根据所述气体流量信息以固定的RF功率启动所述RF天线；所述电力供应控制组件以固定值启动屏栅电压、屏栅电流、加速电压，同时解除所述RF功率的固定值限制，使所述RF功率随所述屏栅电压、所述屏栅电流和所述加速电压自适应匹配，达到动态平衡。6.根据权利要求5所述的离子源控制方法，其特征在于，所述自适应匹配包括以下步骤：检测所述加速电压，根据比例算法调整所述RF功率，控制器的比例尺范围为20％；其中，所述控制器分别与所述气体供应控制组件和所述电力供应控制组件电连接；检测所述屏栅电压，根据比例算法调整所述RF功率，所述控制器的比例尺范围为20％；检测所述屏栅电流，采用PID临界比例法调整所述RF功率。7.根据权利要求6所述的离子源控制方法，其特征在于，所述采用PID临界比例法调整
所述RF功率的步骤包括：预选择一个采样周期使所述离子源控制系统工作；仅加入比例控制环节，直到所述离子源控制系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记录...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀民，姜友松，郑炳蔚，顾康鑫，
申请(专利权)人：安徽其芒光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：