成膜设备的制作方法

本实用新型涉及制造技术领域，特别涉及一种成膜设备。

背景技术：

等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)，是一种用于在基片上制备薄膜材料的工艺。其中，薄膜材料沉积的均匀性是一个非常关键的因素。

在实际过程中，一般在真空沉积后，对沉积了薄膜材料的基片做人工检测，以判断膜层的厚度是否符合要求，这样的做法，检测效率和检测准确度很低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种成膜设备，在真空成膜过程中，可以在线监测成膜的厚度，提升膜厚监测的效率和准确度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种成膜设备，用于在基片上制备薄膜，其包括真空室以及用于检测所述薄膜厚度的测厚仪，所述测厚仪至少部分设置在所述真空室内。

优选地，所述成膜设备还包括用于承载所述基片的基座，所述基座设置在所述真空室内。

优选地，所述测厚仪为多个，不同测厚仪用于检测所述基片上不同区域的薄膜厚度。

优选地，所述测厚仪以转动和/或移动的方式设置在所述真空室内。

优选地，所述成膜设备还包括显示器以及与所述显示器通讯连接的控制器；所述控制器从所述测厚仪接收一测量数据，并根据所述测量数据得到所述薄膜的厚度，所述显示器从所述控制器处得到所述薄膜的厚度并进行显示。

优选地，所述测厚仪包括发射元件、接收元件和处理元件，所述发射元件用于向所述基片发射一信号，所述接收元件用于接收所述基片反射回的所述信号，所述处理元件根据所述接收元件反射回的所述信号的状态变化获取所述薄膜的厚度。

优选地，所述信号为光信号或声音信号。

优选地，所述测厚仪以非接触所述基片的方式检测所述薄膜的厚度。

优选地，所述测厚仪为光谱椭偏仪或超声波测厚仪。

优选地，所述成膜设备为等离子体化学气相沉积设备。

本实用新型提供的成膜设备，用于在基片上制备薄膜，其包括真空室以及用于检测所述薄膜厚度的测厚仪，所述测厚仪至少部分设置在所述真空室内，故而，通过所述测厚仪，便可以实现在线监测薄膜厚度的目的，相比于在基片完全成膜后人为检测薄膜厚度的方式，检测效率更高，而且，排除了人为因素的干扰，因此，检测准确度也更高。特别地，一旦监测到的薄膜厚度达到预定要求，操作人员便可以取出基片，这样可以节省生产时间，提高生产效率，反之，若薄膜厚度在成膜过程中出现不均匀问题，也可及时停机维护，更进一步提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种成膜设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种椭圆偏振法测量薄膜厚度的原理图。

附图标记说明如下：

10-成膜设备；11-真空室；12-测厚仪；13-基座；14-控制器；15-显示器； 16-入口；17-接地装置；18-遮板；191-气体注入；192-RF电源；193-抽吸泵； 20-基片；30-等离子体；λ-波长；n1-真空介质的折射率；n2-薄膜的折射率； n3-基片的折射率；d-薄膜的厚度；θ1-入射角；θ2、θ3-折射角。

具体实施方式

以下结合附图1和图2，以及具体实施例对本实用新型提出的成膜设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

参考图1，其是本实用新型实施例提供的一种成膜设备10的结构示意图，所述成膜设备10可用于多种领域，尤其适用于真空成膜领域，比如该成膜设备 10通过等离子体化学气相沉积(PECVD)或真空蒸镀等方式实现真空成膜。

如图1所示，所述成膜设备10包括真空室11和测厚仪12。所述真空室11 的内部设置有基座13，所述基座13用于承载一基片20。所述测厚仪12至少部分设置在真空室11内。当所述基片20放置在基座13上待成膜时，所述测厚仪 12可实时检测基片20上真空沉积形成的薄膜的厚度。

本文中，所述薄膜可以是氮化硅薄膜或二氧化硅薄膜等，且厚度可以是小于等于1000nm，甚至可以是小于等于200nm。本实用新型的基片20可以是玻璃基板，也可以是晶片，还可以是其它待真空沉积的物件，具体不限。

实际使用时，所述成膜设备10在实施真空成膜工艺时，所述测厚仪12实时获取基片20上例如由等离子体30沉积形成的所述薄膜的厚度，这样可以通过薄膜厚度的在线监控来提高生产效率。具体的，一旦薄膜的厚度达到预定要求，操作人员便可以及时取出基片，反之，若薄膜的厚度在成膜过程中出现不均匀问题，也可及时停机维护。此外，与人为在基片完全成膜后对薄膜厚度进行检测相比，本实施例的检测效率更高，同时还排除了人为因素的干扰，提升了检测准确度。

所述测厚仪12可以是一个，也可以是多个，优选为多个。在多个测厚仪12 的情况下，不同的测厚仪12可以检测基片20上不同区域的薄膜厚度，比如在基片20的中间区域和边缘区域进行厚度测量，这样可实现定点监测，提升在线监测的有效性和准确性。

较佳的，所述测厚仪12可活动设置在真空室11内，比如能够转动或移动，或既可以转动又可以移动，这样可以调整其检测的范围或角度。举例来说，所述成膜设备10还包括一个驱动器(未图示)，优选所述驱动器设置在所述真空室11外，且所述测厚仪12连接所述驱动器，并在所述驱动器的驱动下运动。

更为较佳的，所述成膜设备10还包括与测厚仪12通讯连接的控制器14，所述控制器14设置在真空室11外，所述控制器14向测厚仪12发送一电信号，所述测厚仪12接收到该电信号后，开始或结束检测。较为优选的，所述控制器 14从测厚仪12处接收测量数据，并根据该测量数据得到所述薄膜的厚度。

进一步的，所述控制器14还通讯连接一个显示器15，所述显示器15设置在真空室11外，且所述显示器15能够从控制器14处获取所述薄膜的厚度并进行显示。所述控制器14可以采用现有的PLC控制器，本领域技术人员可在本申请公开基础上结合本领域的公知常识能够知晓如何选择该控制器或下述处理元件。

更进一步的，所述测厚仪12通过接触或非接触所述基片的方式检测薄膜的厚度，如非接触式的光学测量，或者接触式的机械测量。优选的，所述测厚仪 12以非接触的方式检测薄膜的厚度，以避免损坏和污染产品。在非接触式测量中，所述测厚仪12可以通过激光、超声、X射线等方式获取薄膜的厚度，例如基于光的反射、透射或干涉等原理得到薄膜的厚度。更优选的，所述测厚仪12 为光谱椭偏仪或超声测厚仪，相比X射线测厚仪，使用更为安全，且无辐射污染。更优选的，所述测厚仪12为光谱椭偏仪，相比超声测厚仪，其测量精度更高。

本实施例中，所述测厚仪12可包括发射元件121和接收元件122，所述发射元件121和接收元件122均设置在真空室11内。所述发射元件121用于向所述基片20发射一信号，所述信号为光信号或声音信号；所述接收元件122用于接收所述基片20反射或透射回的所述信号，之后，所述测厚仪12根据反射或透射回的所述信号的状态变化获取所述薄膜的厚度。

可选的，所述测厚仪12还包括与接收元件122通讯连接的处理元件(未图示)，所述处理元件可以采用现有的PLC控制器,所述处理元件根据接收元件122 接收到的所述信号的状态变化获取所述薄膜的厚度，比如利用椭圆偏振法得到薄膜的厚度。当然，在其他实施例中，所述接收元件122亦可与控制器14通讯连接，所述控制器14根据接收元件122接收到的所述信号的状态变化获取所述薄膜的厚度，或者接收元件122对所述信号的状态变化进行处理得到一测量数据后，发送给控制器14作进一步处理也可。

在一个实施例中所述信号为光信号，如图1所示，并结合图2，所述发射元件121和接收元件122设置在基片20的同一侧，且所述发射元件121可以发射一椭圆偏振光，然后投射到待测的薄膜上，且所述接收元件122可以接收待测的薄膜反射回的所述椭圆偏振光，之后，所述测厚仪12或控制器14可根据反射回的所述椭圆偏振光的偏振状态获取所述薄膜的厚度。应当知晓的是，根据投射的椭圆偏振光的偏振状态来获取薄膜的厚度，此为椭圆偏振测量法(简称椭偏仪法)。具体如图2所示，在入射光的波长λ、真空介质的折射率n1和基片的折射率n3确定的条件下，根据椭偏仪法可以计算得到薄膜的厚度d，并还可以得到薄膜的折射率n2，图中的θ1、θ2和θ3分别是入射角和折射角。此测量方法不仅适用于透明薄膜，也适用于不透明的薄膜，且测量精度高。

利用椭偏仪法测量薄膜厚度时，所述发射元件121可进一步包括激光光源、起偏器和波片，所述激光光源发出的光束，经过所述起偏器转变成线偏振光，之后通过波片形成椭圆偏振光后入射到待测薄膜。所述激光光源发出的光束优选是不可见光，其波长优选为150nm～350nm，以能够对薄膜材料产生良好的响应为最佳。

在另一个实施例中所述信号为声音信号，如图1所示，所述发射元件121 和接收元件122设置在基片20的同一侧，且所述发射元件121可以发射一超声波脉冲，然后投射到待测的薄膜，且所述接收元件121可以接收待测的薄膜反射回的超声脉冲波，之后，所述测厚仪12或控制器14可根据超声波脉冲在附着了薄膜的基片中传播状态来确定薄膜的厚度。显然，此测量方法中，在基片的厚度以及超声波在基片与薄膜中传播的速度确定的条件下，可根据超声波往返基片的传播时间得到薄膜的厚度。利用超声波脉冲测量薄膜厚度时，所述发射元件121和接收元件122既可以是分体式，也可以是一体式的，若为一体式，则所述发射元件121和接收元件122可集成在一起，同时实现发射和接收超声波脉冲的目的。

在超声波检测时，所述发射元件121可用以产生高压冲击波以激励一探头产生超声脉冲波，超声脉冲波经基片20反射后被所述接收元件122接收，通过自身的处理元件或外部的控制器14计数处理后，经显示器15显示厚度数值，此处主要根据声波在基片20与薄膜中的传播速度乘以通过基片20的时间的一半而得到薄膜的厚度。本实施例的超声检测薄膜厚度的方式，尤其适合于检测非透明的薄膜。

接着，继续参考图1，所述成膜设备10还可包括一个入口16，通过该入口 16可以将基片20传送至真空室11内。可选的，所述入口16处设置有一个阀门，通过该阀门自动控制入口16的开关。优选的，所述成膜设备10还可包括用于传送基片20的传送部件，例如机械手或传送带等，以将基片20送入或取出真空室11。

所述成膜设备10还可包括与基座13电连接的接地装置17，以通过该接地装置17排净真空室11内多余的电荷，确保生产的洁净和安全。所述成膜设备 10还可包括一个遮板18，该遮板18用于覆盖基片20的一部分，以在基片20 被遮板18所覆盖的区域形成无薄膜区。所述基座13优选能够产生热量，以维持真空室11内的温度恒定或可调，确保真空成膜效果。

此外，所述成膜设备10还可通过气体注入191将预定气体通入真空室11，该预定气体进而由RF电源192产生的射频电压电离生产等离子体30。另外，所述成膜设备10还包括一个抽吸泵193，与真空室11连通，并通过该抽吸泵 193排走真空室11内多余的上述预定气体，比如刻蚀气体或不良的反应气体。

本实用新型较佳实施例如上所述，但并不局限于上述实施例所公开的范围，例如所述测厚仪不局限于椭圆偏振法或超声测量法获取薄膜的厚度，亦可通过光的干涉获取。此外，在光谱或超声测量中，不限于发射元件和接收元件设置在基片的同一侧，也可设置在基片的相对侧。另外，本实施例的成膜设备不限于等离子体气相沉积设备，也可以是真空蒸镀设备，还可以是真空溅镀设备等。

综上所述，本实用新型提供的成膜设备通过所述测厚仪可以实现在线监测薄膜厚度的目的，相比于在基片完全成膜后人为检测薄膜厚度的方式，检测效率更高，而且，排除了人为因素的干扰，因此，检测准确度也更高。特别地，一旦监测到的薄膜厚度达到预定要求，操作人员便可以取出基片，这样可以节省生产时间，提高生产效率，反之，若薄膜厚度在成膜过程中出现不均匀问题，也可及时停机维护，更进一步提高生产效率。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。