【摘 要】
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纳米薄膜广泛应用于半导体材料表面改性及防护,目前磁控溅射法是制备纳米薄膜的主要方法。由于受随机因素影响磁控溅射生成的膜厚存在误差,开发纳米级膜厚在线检测系统,实时调节工艺参数,是提高同类设备精度及效率的技术瓶颈。运用零件平面度检测法和统计学原理作为薄膜厚度在线检测系统的理论基础;综合运用机电一体化集成技术,完成在线检测系统的开发。实施的过程主要包括:（1）学习机械设计、数理统计、设备智能控制等课题
【基金项目】
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广西科技基地和人才专项（NO.2017AD03067）,项目名称:《基于智能制造的金属表面改性及快速超精密检测技术研究》；
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纳米薄膜广泛应用于半导体材料表面改性及防护,目前磁控溅射法是制备纳米薄膜的主要方法。由于受随机因素影响磁控溅射生成的膜厚存在误差,开发纳米级膜厚在线检测系统,实时调节工艺参数,是提高同类设备精度及效率的技术瓶颈。运用零件平面度检测法和统计学原理作为薄膜厚度在线检测系统的理论基础;综合运用机电一体化集成技术,完成在线检测系统的开发。实施的过程主要包括:（1）学习机械设计、数理统计、设备智能控制等课题相关理论知识,深入了解磁控溅射设备的主要工作原理、各工艺参数的改变对薄膜性能的影响,对课题组已有小型磁控溅射设备的性能进行深入了解,分析设备当前所存在的缺陷,制定出整体的改进设计方案。（2）根据设备所使用的具体情况,分析不同纳米薄膜厚度检测方法的优劣,确定薄膜厚度在线检测系统使用基于激光微悬臂梁检测技术方案。对现有设备进行改进设计,对设备关键零部件进行优化设计。（3）对激光微悬臂梁的关键技术进行分析、完成在线检测平台的整体设计以及关键部件的选型。应用多种测量方法对检测系统的精度进行校准,并完成在线检测系统的上位机设计。（4）综合分析设备的功能需求完成主控PLC选型以及I/O口的分配,针对现有磁控溅射设备控温精度不高的问题自主设计了高精度温度控制及温度测量模块。采用SIMATIC Win CC对上位机进行编写,完成智能控制系统的总体设计。（5）完成薄膜厚度在线检测系统和磁控溅射设备的组装调试工作。制备目标厚度不同的银纳米薄膜,用线检测系统验证检测值同理论值的误差,用3D光学显微镜和SEM检测薄膜的参数验证在线检测系统的测量值和实际值的误差。实验表明:新型设备运行稳定,在线检测系统各功能模块工作正常;在一次完成不同厚度的纳米级薄膜备制时,膜厚最大综合误差4.13%,其控制精度、生产效率等方面达到预期目标。
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