1.绪论

1.1 本课题设计的背景

近年来光学表面、材料学、半导体、微电子、装饰等方面的快速发展，为了满足工业的发展，对镀膜技术有了更高的要求。磁控溅射因为适用性强、可规模化、成膜性能好、溅射速度快等优势在膜的加工中发挥着越来越重要作用。而传统的磁控溅射由于自动化程度较低、镀膜不均匀、溅射速度相对发展缓慢严重影响了膜生产的速度[2]。可编程控制器PLC比传统的控制系统易实现模块化，性能上也比较稳定，便于维护保养，实用性强可根据不同现场情况来编程，使用简便、控制可靠、性能优良，因此普遍应用于工业自动控制和工业生产。溅射需要在相对真空的环境中工作，气体的流量和真空泵抽气的气体要保持基本一致，使溅射腔体要保持真空。本课题针对磁控溅射中气体流量进行探究，运用PLC和自动控制技术等知识，实现磁控溅射镀膜设备气体流量进行检测和控制，旨在提高膜生产工艺的自动化程度，提升膜生产的速度和性能。

1.2 国内外发展现状

1.3 研究磁控溅射镀膜设备气体流量控制的意义

    温度和气体流量控制室磁控溅射镀膜两个重要因素，特别是气体流量控制在其中占着重要的作用。本论文根据控制具体要求和特点，以PLC控制为核心，设计出一个气体流量系统，编写软件控制系统程序，实现对气体流系统的控制，进而磁控镀膜。可编程控制器PLC控制气体流量在可靠性、可操作性、维护保养、实用性强等方面的优势，大大提高膜加工过程的自动化程度，解放劳动力，保证了镀膜性能和产量[3]。规模化和量化生产膜，提高我国电子产业、材料、光学等方面的竞争力，节约了我国建筑、电子产品、光学镜片、管道等产业的成本，具有较大的实际意义和经济效益。

2. 磁控溅射镀膜设备气体流量控制的组成及工艺流程

2.1 磁控溅射镀膜设备的组成

    磁控溅射镀膜设备主要有四部分组成，即真空系统、冷却系统、溅射系统、控制系统，四部分结合在一起，完成镀膜工作[4]。因为溅射需要在相对真空的环境中工作，所以要在溅射腔体要保持真空。真空系统主要有分子泵、真空腔室、真空阀门，溅射需要在相对真空的环境中工作，气体的流量和真空泵抽气的气体要保持基本一致，使溅射腔体要保持真空。真空系统是磁控溅射的基础，只有在真空环境下才能进行磁控溅射。冷却系统作为磁控溅射安全和正常工作提供了保障。冷却系统主要有冷却管道、冷却液、阀门等组成。水是的主要冷却液，水作为冷却液有便宜、比热容大、取材方便等优点。溅射系统主要有靶材、档屏、溅射电源等。溅射电源通过改变电压改变放电状态从而改变溅射状态，实现对溅射速度和溅射性能的控制。挡屏作为保护基片装置，在工作时被电机带动，预防污染靶材。靶材作为溅射对象[5]。控制系统作为磁控溅射的核心，它分为检测系统和电气控制系统[5]。检测系统主要分为气体流量监测和温度检测。电气控制系统主要有电路控制系统和可编程控制系统即PLC。本论文主要探讨基于PLC和气体流量监测相结合的系统对磁控溅射的改进。