一种动态可控的磁控溅射自动测量控制膜厚装置的制作方法

本发明涉及真空镀膜领域以及自动化检测及控制领域，具体涉及一种动态可控的磁控溅射自动测量控制膜厚装置。

背景技术：

传统的磁控溅射自动测量控制膜厚装置具有无法实时调试控制装置位置检测膜厚的局限性，使得对于各个位置膜厚的测量不能准确无误，实际上无法实时调控，调整装置数据到所需要的膜厚。这对昂贵的靶材和工件会造成无法避免的损耗，同时也消耗了人力资源。此外，由于磁控溅射技术本身的局限性，在工件制作的过程中无法对其进行测量，只能通过放置一载玻片，在磁控溅射镀后，对载玻片进行测量膜厚的工序，工序较为复杂耗时。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种动态可控的磁控溅射自动测量控制膜厚装置；包括：靶材、环形导轨、运动小车、测量装置；

所述靶材设于环形导轨中心位置；

所述运动小车安装在环形导轨上并沿环形导轨运动；

所述测量装置包括中心杆、主旋转筒、膜厚测量仪、第一旋转导向组件、第二旋转导向组件、升降伺服电机；

所述中心杆上设有外螺纹结构并固定于车架上；所述主旋转筒外壁两侧设有两个第一旋转导向组件，所述第一旋转导向组件固定于车架上并与主旋转筒的外表面相抵，所述第二旋转导向组件设于主旋转筒下端，所述升降伺服电机的顶部与第二旋转导向组件下端相抵，所述升降伺服电机与中心杆通过螺纹连接，所述中心杆的顶端离第二旋转导向组件底部有一段间距，升降伺服电机沿中心杆上下移动时同时旋转，所述第一旋转导向组件为使主旋转筒沿其中心轴方向旋转的导向组件，所述第二旋转导向组件为使主旋转筒沿其中心轴进行旋转上升或下降的导向组件，三个旋转导向组件用于引导主旋转筒做升降和旋转运动；所述膜厚测量仪固定于主旋转筒的上端。

在本发明的一种实施方式中，所述运动小车包括：车架、两对滚轮组、伺服电机，所述两对滚轮组与所述导轨表面相抵，所述伺服电机安装于车架上，所述伺服电机的动力输出轴上安装有主动齿轮。

在本发明的一种实施方式中，所述环形导轨上设有开口向上的上环形凹槽，上环形凹槽的内壁上设有与所述主动齿轮相啮合的齿状结构，所述主动齿轮与上环形凹槽衔接。

在本发明的一种实施方式中，所述主旋转筒为圆筒状。

在本发明的一种实施方式中，所述膜厚测量仪包括支架、石英振荡探头、主控制器、数据接收器、电源；所述石英振荡测试探头固定安装在支架顶部，所述主控制器与石英振荡探头连接，所述主控制器与数据接收器连接，所述主控制器与电源连接；所述石英振荡探头根据石英振荡原理探测数据并将数据发送；所述主控制器处理接收的初步数据，所述数据接收器根据数据得到当前磁控溅射的溅射速率，来计算测量靶材上的膜厚。

在本发明的一种实施方式中，所述运动小车通过外接电线与外部电源连接，为了避免外接的电线缠绕，运动小车的运动以顺时针或逆时针运动一定圈数后，向相反方向运动相同圈数。

在本发明的一种实施方式中，所述膜厚测量仪通过与小车所接的电线连接供电。

有益效果

本发明可以通过改变运动小车在环形轨道上的位置，并通过主旋转筒来改变膜厚测量仪的测量高度，从而实现在不同位置的、动态的磁控溅射自动检测控制膜厚，解决了传统装置的局限性，极大的减少了人工和靶材的消耗，提升了效率，并在第一旋转导向组件和第二旋转导向组件的配合下，对主旋转筒的转动起到导向作用，使得测量定位更加稳定。

附图说明

图1为实施例1的自动测量控制膜厚装置结构示意图。

图2为实施例1的旋转组件结构示意图。

图3为实施例1的膜厚测量仪结构示意图。

图中：环形导轨1、伺服电机2、运动小车3、测量装置4、膜厚测量仪5、靶材6、靶室7；

滚轮组1-1、环形凹槽1-2、主动齿轮2-1、车架3-1、主旋转筒4-1、中心杆4-2、第一旋转导向组件4-3、第二旋转导向组件4-4、升降伺服电机4-5、石英振荡测试探头5-1、主控制器5-2、数据接收器5-3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例提供一种动态可控的磁控溅射自动测量控制膜厚装置，包括：环形导轨1、伺服电机2、运动小车3、测量装置4、靶材6、靶室7；

所述自动测量控制膜厚装置在靶室7内工作；

所述靶材6设于环形导轨1中心位置；

所述运动小车3包括：车架3-1、两对滚轮组1-1，所述两对滚轮组1-1与所述导轨1表面相抵，所述伺服电机2安装于车架3-1上，所述伺服电机2的动力输出轴上安装有主动齿轮2-1；

所述环形导轨1上设有开口向上的上环形凹槽1-2，上环形凹槽1-2的内壁上设有与所述主动齿轮2-1相啮合的齿状结构，所述主动齿轮2-1与上环形凹槽1-2衔接。

进一步的，所述运动小车3由外部供电工作，通过外接电线与外部电源连接，为了避免外接的电线缠绕，运动小车的运动以顺(或逆)时针运动一定圈数后，向相反方向运动相同圈数。

如图2所示，所述测量装置4包括：主旋转筒4-1、中心杆4-2、第一旋转导向组件4-3、第二旋转导向组件4-4、升降伺服电机4-5、膜厚测量仪5；

所述主旋转筒4-1为圆筒状，所述中心杆4-2上设有外螺纹结构并固定于车架3-1上；所述主旋转筒4-1外壁两侧设有两个第一旋转导向组件4-3，所述第一旋转导向组件4-3固定于车架3-1上并与主旋转筒4-1的外表面相抵，所述第二旋转导向组件4-4设于主旋转筒4-1下端，所述升降伺服电机4-5与第二旋转导向组件4-4下端相抵，所述升降伺服电机4-5与中心杆4-2通过螺纹连接，所述中心杆4-2的顶端离第二旋转导向组件4-4底部相隔一段间距，升降伺服电机4-5沿中心杆4-2上下移动，所述第一旋转导向组件4-3为使主旋转筒4-1沿其中心轴(图中虚线标出)方向旋转的导向组件，所述第二旋转导向组件4-4为使主旋转筒4-1沿其中心轴进行旋转上升或下降的导向组件，三个旋转导向组件用于引导主旋转筒4-1做升降和旋转运动；

所述膜厚测量仪5固定于主旋转筒4-1的上端，所述膜厚测量仪5通过与小车所接的电线连接供电。

如图3所示，膜厚测量仪5包括支架、石英振荡探头5-1，主控制器5-2，数据接收器5-3、电源；

所述石英振荡测试探头5-1固定安装在支架顶部，所述主控制器5-2与石英振荡探头5-1连接，所述主控制器5-2与数据接收器5-3连接，所述主控制器5-2与电源连接；

所述石英振荡探头5-1根据石英振荡原理探测数据并将数据发送；

所述主控制器5-2处理接收的初步数据，所述数据接收器5-3根据数据得到当前磁控溅射的溅射速率，来计算测量靶材6上的膜厚。

此外，膜厚测量仪5还可采用现有的英福康sqc-310石英晶体膜厚控制仪或xdm、mxc晶控仪等。

本发明原理：通过改变运动小车3在环形轨道1上的位置，并通过主旋转筒4-1来改变膜厚测量仪5的测量高度，从而实现膜厚测量仪5在不同位置进行测量；通过外部系统人工调整靶材6的溅射功率或改变溅射时的运行速度来调整溅射速率，石英振荡探头5-1根据石英振荡原理探测数据并将数据发送，主控制器5-2处理接收的初步数据及数据接收器5-3得出的数据测量当前磁控溅射的溅射速率，来计算出当前的膜厚，通过当前膜厚与预设膜厚之间的量化关系，得出所需的膜厚测量结果。

本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。