国产镀膜机实现多层膜自动化晶振控制

收稿日期:2003209224

作者简介:李万福(19782),男,福建省泉州市安溪县人,中专,助理工程师。

国产镀膜机实现多层膜自动化晶振控制

李万福,秦清海

(普乐(合肥)光技术有限公司,安微　合肥　230088)

摘　要:介绍了改造国产镀膜机的继电器控制线路的方法,从而实现其与INFICON IC/5晶振薄膜沉积监视器之间接口电路的转接。生产试验表明,采用此法改造后的装置可实现对多层光学薄膜的高精度、快速自动化监控。

关键词:镀膜机;IC/5;继电控制

中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:100220322(2003)0620021203

Automatic monitoring of multi 2layer f ilm control for home 2made coater with crystal oscillator

L I Wan 2fu ,Qin Qing 2hai

(Polar Beam Technology Co 1L t d ,Hef ei 230088,Chi na )

Abstract :A method reforming the relay control system to home 2made vacuum coater is introduced.The conversions and connections

between the home 2made coater and thin film de position monitors with quartz oscillator (INFICON IC/5)are improved.The experi 2mental results suggest that the technique described may realize automatic monitoring for multi 2iayer optical film fast and accurately.

K ey w ords :coater ;IC/5;relay control

IC/5真空镀膜监控仪是美国INFICON INC.生产的一套能自动控制整个镀膜工艺过程的仪器。如真空镀膜机的抽气系统、加热系统、蒸发源、坩埚自动换位、沉积速率、膜厚控制等参数。IC/5有很强的过程控制,逻辑程序编辑和膜系数据处理功能,层数存储容量大,特别是速率和膜厚的控制能达到很高的精度。

IC/5的输入输出接口与大多数国产镀膜机的

固有设置存在着转接问题。以北京仪器厂出产的ZZSX 2800型镀膜机为例,IC/5控制输出电参数和

北仪镀膜机受控电参数存在不匹配,以及没有逻辑受控单元等问题。随着对IC/5了解程度的加深,在镀膜工作过程中经验积累的基础上,使我们普乐(合肥)光技术有限公司的国产镀膜机实现了多层膜自动化晶振控制。经改造使北仪镀膜机能通过接受来自IC/5逻辑控制指令。整个接口电路的转接过程包括①蒸发源控制②挡板控制③坩埚自动换位。多次生产试验证明了改进方法行之有效,用国外先进的控制仪器对国产的镀膜机进行功能升级。实现国产镀膜机的自动化生产,具有普遍推广应用的良好前

景。

1　蒸发源控制

为了达到对蒸发源的控制我们可参阅北仪厂

ZZSX 2800镀膜机的电子枪灯丝电路图(CA15H 2DL1)部分[1]。在北仪厂DEF 26H 电控柜背面板上,由IC/5背面板上第一个数模转换器(DAC )输出与DEF 26H 电控柜的输入接口(X5)连接,并把DEF 26H 电控柜背面板上的波段开关(S7)设置于自动控制档,就可以实现自动控制蒸发源的功率。在这种设置下,若想用手动控制,直接调节IC/5的遥控操作手柄上蒸发源功率按钮,可对蒸发源实现手动控制。

通过设置选择控制模拟信号,IC/5根据所设置的蒸发速率和电源功率参数以及石英晶振监测到的膜料蒸发速率来自动调节模拟信号的输出大小,从而达到自动控制蒸发源的目的。IC/5的接口参数设置如图1所示。

按照图1中第1、2项(即DAC OU TPU T 1,Voltage Range 3)的参数设置,可以采用信号线直接连接仪器。完成连接后,就可以控制电子枪功率

1

2第6期

2003年11月

真　空 VACUUM

的大小来实现对蒸发速率的自动控制

。

图1　源参数编辑

Fig.1　Source parameter editing

2　挡板控制

①为实现仪器电参数的匹配,我们设计了一套

接口转换电路[挡板转换电路方框图如图3]。②按照图1的第3、4项(即Shutter Output 1、Shutter Output Type 0)的参数设置,就可激活挡板。参阅IC/5使用说明书Relays/Inputs 章节[2],图2给出IC/5内部参数的设置及输出接口之间的关系,并显示继电器输出和(TTL )的输入状态的设置参数

。

图2　输入/输出状态参数编辑

Fig.2　I/O MAP parameter

editing

图3　挡板接口转换电路

Fig.3　The translation circuit of shutter interface

由图1和图2可见,挡板参数设置为1(即Shut 2

ter Output 1、Shutter Output T ype 0),表示由第一个继电器输出及触点的初始状态为常开。参阅北仪厂ZZSX -800镀膜机电子枪互连接线图(DEF6H 2JL )部分[1]。IC/5挡板的信号经过自制接口转换电路输出与挡板的手动开关并联,就可控制挡板。

3　坩埚转动控制

在加装坩埚转换电路后,并按照图1中的第5、

6、7项(即Number Crucibles 4、Crucibles Output 2、

Crucibles Output Type 0),设置坩埚转动参数就可

实现坩埚自动换位。由于ZZSX 2800型镀膜机的坩

埚数一般为是4个,要由2个继电器来控制[即图2的第2、3项CRUC (1)1、CRUC (2)1],继电器触点的初始状态为常开。由两个继电器所产生的四种信号(00、10、01、11)由IC/52I/O 接口输出。通过自行设计的接口转换电路[坩埚接口转换电路方框图如图4]与坩埚四个位置开关并联,可参阅北仪厂ZZSX 2800镀膜机坩埚旋转电路图(CA16H 2DL2)[1],这样就可实现对坩埚的控制。图1最后两项(既Turret Feedback yes 、Turret Input 1)表示要给IC/5一个坩埚到位的反馈信号(即图2TTL IN 2PU T 的第一项TU RRET 1)表示反馈信号从1脚输入。这时就有两种情况:

①当Turret Feedback 设置为NO 时,是时间延时设置。在这种情况下,当坩埚转动有故障时,IC/5不能判断坩埚有没有到达具体指定的位置。这样当给蒸发源功率后有可能击穿坩埚。

②当Turret Feedback 设置为YES 时,必须给IC/5一个反馈信号,我们在下一节介绍坩埚反馈信号的获取与转换

。

图4　坩埚旋转驱动接口转换电路

Fig.4　The translation circuit of crucible rotating dirve interface

4　坩埚反馈信号

若图1第8项Turret Feedback 设置为YES 时,当按“STAR T ”运行程序时IC/5的TT L IN PU T 的第一脚必需得到坩埚位置反馈信号后,才能给蒸发源功率。如果在60s 内得不到反馈信号将停止程序的运行。取坩埚位置指示发光二极管两端的电压为反馈信号经过自行设计的接口转换电路[坩埚反馈信号转换与获取电路图如图5],与IC/5的输入端口连接,这样就能防止坩埚被击穿。

接口转换电路所选用的小型小功率继电器、具有体积小、质量轻、动作快的特点,根据自动控制系统中电器控制线路的基本逻辑关系如与逻辑、或逻辑、非逻辑、禁逻辑、锁定逻辑、记忆逻辑、延时逻辑

22真 空 第6期

所组成的控制线路[3]。能够使当IC/5发出各种信号后,通过接口转换电路能够驱动北京仪器厂所生产的ZZSX 2800型镀膜机。而且当受控部件到达位置时通过接口转换电路能够产生反馈信号,回馈给IC/5。使之达到自动控制的目的。在工作运行过程中,经验证,未出现过误动作的情况,保证生产安全

。

图5　坩埚反馈信号转换与获取电路

Fig.5　The circuit of crucible feedback translation and

acquisition

5　多层膜自动控制的设置

要使IC/5实现多层膜自动控制,必须进行逻辑

程序的编辑。按“STAR T ”键以后,IC/5将自动发生每层厚度清零和下一层的开始的命令直到膜系运行结束的逻辑语句(IF :Process end all and layer end

all ;THEN :Zero thickness all and start 。

)参阅IC/5使用说明书[2],语句的输入和编辑请看说明书,参

数设置如图6所示

。

图6　逻辑程序编辑

Fig.6　Logic statement editing

6　结束语

实践证明,在高反膜、偏振膜、滤光膜、宽带增透

膜等多层膜镀制过程中,通过改造已达到预期的效果。并且改造简单,成本低,又实用。改造后,工作人员应把精力放在监视一些影响镀膜指标的参数上,而不必注意坩埚的换位和膜层到达指定厚度要关挡板的事情,减少镀制过程中因人为的疏忽而出错的机率,提高镀膜产品的成品率和工作效率。

仪器改造和设置的顺利完成,得到普乐公司孙嵩泉博士和合肥工业大学王先路教授的关心和指导,在这表示衷心的感谢。

参考文献:

[1]北京仪器厂.北仪DEF 26H (E 型电子枪)使用说明书

[P].

[2]Thin film Deposition controllers and monitors operation

manual[P].(INFICON IC/5)2(IPN0742237).

[3]佟为明,翟国富.低压电器继电器及其控制系统[M ].哈

尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000,(5):256～291.

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