一种离子束溅射镀膜用镀膜机、遮挡板及均匀性修正方法与流程

1.本技术涉及镀膜的技术领域，尤其是涉及一种离子束溅射镀膜用镀膜机、遮挡板及均匀性修正方法。


背景技术：

2.光学在现代的科技领域获得了很广泛的应用，而光学薄膜在其中占有重要地位，几乎所有的光学系统、光电仪器和光学器件都离不开光学薄膜。特别是近代以来激光技术和光通信领域的波分复用技术的快速发展，推动着光学薄膜飞速发展。其中高要求的窄带滤光片和截止陡度要求很高的截止滤光片的生产需求，对膜层的厚度均匀分布提出了更高的要求。
3.离子束溅射镀膜机可以镀制高致密性、高光洁度、拥有优良光学和机械性能的优质光学薄膜，其离子束溅射沉积技术已在高精度光学薄膜技术中得到了广泛的应用。光学薄膜的膜层厚度的均匀性是指光学薄膜在沉积过程中，膜层厚度随基片分布位置的不同而出现差异的情况。
4.现有的离子束溅射镀膜机包括镀膜腔室、靶材系统、沉积系统和工件盘；靶材系统和沉积系统位于镀膜腔室的底端，且沉积系统对应靶材系统，工件盘安装于镀膜腔室内，且工件盘连接有调节件，调节件调节工件盘与镀膜腔室的相对位置，并带动工件盘旋转，且工件盘的下表面平行于镀膜腔室的底板；使用时，首先对镀膜腔室抽高真空，真空度达到1.0
×
10
³
pa后启动沉积系统，沉积系统发射离子束流轰击靶材系统，靶材系统的薄膜材料被轰击出来后飞向高速旋转的工件盘，在工件盘下表面承载的待镀膜基片表面附着结晶生长成膜。
5.针对上述中的相关技术，由于离子束能量集中，轰击出的薄膜材料在镀膜腔室内呈不均匀分布，存在有膜层均匀性分布差异性较大的缺陷。


技术实现要素：

6.为了解决膜层均匀性分布差异性较大的缺陷，本技术提供一种离子束溅射镀膜用镀膜机、遮挡板和均匀性修正方法。
7.第一方面，本技术提供一种离子束溅射镀膜用镀膜机，采用如下技术方案：包括工件盘，用于固定基片；遮挡板，位于工件盘下方，用于遮挡部分由沉积系统轰击靶材系统产生的薄膜材料；定位底座，用于安装遮挡板；调节件，与定位底座连接，用于调节定位底座位于镀膜腔室内与工件盘的相对位置；遮挡板包括第一mask金属板和第二mask金属板；第一mask金属板的水平截面所处平面设有一基准线；基准线长度与第一mask金属板长度方向相同；第一mask金属板的水平截面的周长由第一弧边、第一竖直边、第一斜边和第一连接边依次首尾连接组成；且第一竖直边与第一斜边形成的夹角为钝角；第一竖直边与基准线垂直；第一竖直边长度为l1；第一斜边与基准线夹角为θ1；第一斜边长度为l2；第一弧边为半径是r1且弧心角是θ2的圆弧；经过第一弧边两端的其中一
条半径的延长线与第一竖直边重合；且第一弧边的圆心位于第一弧边背离第一斜边的一侧；第一mask金属板长度为l3；l1：l2：l3：r1=10：191：290：（290-310）；θ1=（5
°‑7°
）；θ2=30
°
。
8.通过采用上述技术方案，使用时将基片固定在工件盘下表面，此时启动调节件，调节件带动定位底座移动，进而实现调节遮挡板位于工件盘下方；实现对离子束轰击出的薄膜材料进行部分阻挡，进而实现提高基片镀膜均匀性的效果；降低膜层均匀性分布差异；具体的，启动调节件，使第一mask金属板位于工件盘下方，且调节第一竖直边指向工件盘的轴线；此时膜层厚度均匀性分布优于1%，满足窄带滤光片和截止陡度要求较高的截止滤光片等光学薄膜生产需求。
9.优选的，第二mask金属板的水平截面所处平面设有一基准线；基准线长度与第二mask金属板长度方向相同；第二mask金属板的水平截面的周长由第二弧边、第二竖直边、第二斜边和第二连接边依次首尾连接组成；且第二竖直边与第二斜边之间的夹角为钝角；第二竖直边与基准线垂直；第二竖直边长度为l4；第二斜边与基准线夹角为θ3；第二斜边长度为l5；第二弧边为半径是r2且弧心角是θ4的圆弧；经过第二弧边两端的其中一条半径的延长线与第二竖直边重合；且第二弧边的圆心位于第二弧边背离第二斜边的一侧；第二mask金属板的长度为l6；l4：l5：l6：r2=10：195：290：（270-290）；θ3=（9
°‑
11
°
）；θ4=31
°
。
10.通过采用上述技术方案，当渡制其他不同种类镀膜时，调节第二mask金属板位于工件盘下方，且调节第二斜边指向工件盘的轴线；此时膜层厚度均匀性分布优于1%，满足窄带滤光片和截止陡度要求较高的截止滤光片等光学薄膜生产需求；具有降低膜层均匀性分布差异的效果。
11.优选的，θ1=6
°
。
12.优选的，θ3=10
°
。
13.优选的，r1=300mm，l1=10mm，l2=191mm，l3=290mm。
14.通过采用上述技术方案，膜层厚度均匀性分布优于0.1%。
15.优选的，r2=280mm，l4=10mm，l5=195mm，l6=290mm。
16.通过采用上述技术方案，膜层厚度均匀性分布优于0.1%。
17.优选的，所述第一mask金属板和第二mask金属板均水平设置，且均与定位底座固定连接，且第一mask金属板和第二mask金属板均位于工件盘下方5mm处。
18.优选的，还包括镀膜箱；所述调节件包括：升降电机、丝杆、限位板、滑块、旋转电机、旋转轴；升降电机与镀膜箱固定连接；丝杆与升降电机输出轴同轴固定连接，且丝杆竖直设置；限位板与镀膜箱固定连接；滑块套设于丝杆周向外壁并与丝杆螺纹连接，且滑块与限位板抵接；旋转电机与滑块固定连接；旋转轴与旋转电机的输出轴同轴固定连接，且旋转轴剩余一端滑动插接至镀膜箱的镀膜腔室内并与定位底座固定连接。
19.通过采用上述技术方案，使用调节件调节遮挡板与工件盘之间相对位置时，启动升降电机，升降电机带动丝杆转动，在限位板的限位下滑块沿丝杆的长度方向滑移，进而实现调节遮挡板与工件盘之间的高度差；当切换第一mask金属板和第二mask金属板时，启动旋转电机，旋转电机带动旋转轴转动，即可实现调节工件盘与遮挡板之间的角度；同时能满足多角度多方位调节。
20.第二方面，本技术提供一种离子束溅射镀膜用遮挡板，采用如下技术方案：离子束
溅射镀膜用遮挡板为上述内容所述的任意一种遮挡板。
21.第三方面，本技术提供一种离子束溅射镀膜均匀性修正方法，采用如下技术方案：离子束溅射镀膜均匀性修正方法，包括以下步骤：s1、提供如上述内容所述的任意一种离子束溅射镀膜用镀膜机及固定基片；将待镀膜基片固定连接于工件盘下表面；s2、调节遮挡板；启动升降电机调节第一mask金属板或第二mask金属板至工件盘下方5mm处；启动转动电机使第一斜边或第二斜边与工件盘圆心相交；s3、基片镀膜；镀膜箱抽真空，启动沉积系统，沉积系统轰击靶材系统；s4、数据测量；测量工件盘不同位置的光谱曲线，获取膜层厚度均匀性分布数据；s5、修正；修正第一mask金属板或第二mask金属板形状、遮挡板与工件盘之间高度、θ1或θ3大小。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.使用时将基片固定在工件盘下表面，此时启动调节件，调节件带动定位底座移动，进而实现调节遮挡板位于工件盘下方；实现对离子束轰击出的薄膜材料进行部分阻挡，进而实现提高基片镀膜均匀性的效果；降低膜层均匀性分布差异；具体的，启动调节件，使第一mask金属板位于工件盘下方，且调节第一竖直边指向工件盘的轴线；此时膜层厚度均匀性分布优于1%，满足窄带滤光片和截止陡度要求较高的截止滤光片等光学薄膜生产需求；2.使用调节件调节遮挡板与工件盘之间相对位置时，启动升降电机，升降电机带动丝杆转动，在限位板的限位下滑块沿丝杆的长度方向滑移，进而实现调节遮挡板与工件盘之间的高度差；当切换第一mask金属板和第二mask金属板时，启动旋转电机，旋转电机带动旋转轴转动，即可实现调节工件盘与遮挡板之间的角度；同时能满足多角度多方位调节。
附图说明
23.图1是本技术实施例1的剖视图；图2是为显示第一mask金属板的零件图；图3是为显示第二mask金属板的零件图；图4是θ1=5
°
且r1=290mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图5是θ1=5
°
且r1=300mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图6是θ1=5
°
且r1=310mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图7是θ1=6
°
且r1=290mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图8是θ1=6
°
且r1=300mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图9是θ1=6
°
且r1=310mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图10是θ1=7
°
且r1=290mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图11是θ1=7
°
且r1=300mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图12是θ1=7
°
且r1=310mm、l1=10mm的均匀性曲线图；图13是θ3=9
°
且r2=270mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图14是θ3=9
°
且r2=280mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图15是θ3=9
°
且r2=290mm、l4=10mm的均匀性曲线图；
图16是θ3=10
°
且r2=270mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图17是θ3=10
°
且r2=280mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图18是θ3=10
°
且r2=290mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图19是θ3=11
°
且r2=270mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图20是θ3=11
°
且r2=280mm、l4=10mm的均匀性曲线图；图21是θ3=11
°
且r2=290mm、l4=10mm的均匀性曲线图。
24.图中，1、工件盘；2、遮挡板；21、第一mask金属板；211、第一弧边；212、第一竖直边；213、第一斜边；214、第一连接边；22、第二mask金属板；221、第二弧边；222、第二竖直边；223、第二斜边；224、第二连接边；3、定位底座；4、调节件；41、升降电机；42、丝杆；43、限位板；44、滑块；45、旋转电机；46、旋转轴；5、基准线；6、镀膜箱；7、沉积系统；8、靶材系统；9、第一让位槽；10、第二让位槽。
具体实施方式
25.以下结合附图1-21对本技术作进一步详细说明。
26.实施例1本技术实施例公开一种离子束溅射镀膜用镀膜机。
27.参考图1，离子束溅射镀膜用镀膜机包括镀膜箱6、工件盘1、沉积系统7和靶材系统8；镀膜箱6的空腔为镀膜腔室；工件盘1、沉积系统7和靶材系统8均位于镀膜腔室内；工件盘1用于固定待镀膜的基片；使用时，首先对镀膜腔室抽高真空，真空度达到1.0
×
10
³
pa后启动沉积系统7，沉积系统7发射离子束流轰击靶材系统8，靶材系统8的薄膜材料被轰击出来后飞向高速旋转的工件盘1，在工件盘1下表面承载的待镀膜基片表面附着结晶生长成膜。
28.参考图1，离子束溅射镀膜用镀膜机还包括遮挡板2、定位底座3和调节件4；遮挡板2位于工件盘1下方，用于遮挡部分由沉积系统7轰击靶材系统8产生的薄膜材料；定位底座3用于安装遮挡板2；调节件4与定位底座3连接，用于调节定位底座3位于镀膜腔室内与工件盘1的相对位置。
29.参考图1，具体的调节件4包括升降电机41、丝杆42、限位板43、滑块44、旋转电机45和旋转轴46；升降电机41与镀膜箱6固定连接；丝杆42与升降电机41输出轴同轴固定连接，且丝杆42竖直设置；限位板43与镀膜箱6固定连接，滑块44套设于丝杆42周向外壁并与丝杆42螺纹连接，且滑块44与限位板43抵接；旋转电机45与滑块44固定连接，旋转轴46与旋转电机45的输出轴同轴固定连接，且旋转轴46与丝杆42平行；旋转轴46的剩余一端滑动插接至镀膜腔室内并与定位底座3固定连接；具体的定位底座3为圆形板状结构；旋转轴46与定位底座3同轴固定连接。
30.参考图1和图2，遮挡板2包括第一mask金属板21和第二mask金属板22；第一mask金属板21和第二mask金属板22均为平板状且均水平设置，且第一mask金属板21和第二mask金属板22均位于工件盘1下方5mm处。第一mask金属板21开设有第一让位槽9；安装时旋转轴46卡接于第一让位槽9内，且第一mask金属板21下表面抵接定位底座3上表面；第二mask金属板22开设有第二让位槽10；安装时旋转轴46卡接于第二让位槽10内，且第二mask金属板22下表面抵接定位底座3上表面。第一mask金属板21的水平截面所处平面设有一条基准线5；基准线5与第一mask金属板21长度方向相同；且基准线5与旋转轴46的转动轴线相交；第二
mask金属板22水平截面所处平面亦设置有一条基准线5，基准线5与第二mask金属板22长度方向相同，且基准线5与旋转轴46的转动轴线相交。
31.参考图1和图2，第一mask金属板21的水平截面周长由第一弧边211、第一竖直边212、第一斜边213和第一连接边214依次首尾连接组成；且第一竖直边212与第一斜边213形成的夹角为钝角；第一竖直边212与基准线5垂直；第一竖直边212长度为l1；第一斜边213与基准线5夹角为 θ1；第一斜边213长度为l2；第一弧边211为半径是r1且弧心角是θ2的圆弧；经过第一弧边211两端的其中一条半径的延长线与第一竖直边212重合；且第一弧边211的圆心位于第一弧边211背离第一斜边213的一侧；第一mask金属板21长度为l3；l1：l2：l3：r1=10：191：290：（290-310）；θ1=5
°‑7°
；θ2=30
°
。优选的θ1=6
°
；r1=300mm，l1=10mm，l2=191mm，l3=290mm。
32.参考图1和图3，第二mask金属板22的水平截面的周长由第二弧边221、第二竖直边222、第二斜边223和第二连接边224依次首尾连接组成；且第二竖直边222与第二斜边223之间的夹角为钝角；第二竖直边222与基准线5垂直；第二竖直边222长度为l4；第二斜边223与基准线5夹角为θ3；第二斜边223长度为l5；第二弧边221为半径是r2且弧心角是θ4的圆弧；经过第二弧边221两端的其中一条半径的延长线与第二竖直边222重合；且第二弧边221的圆心位于第二弧边221背离第二斜边223的一侧；第二mask金属板22的长度为l6；l4：l5：l6：r2=10：195：290：（270-290）；θ3=9
°‑
11
°
；θ4=31
°
；优选的，θ3=10
°
；r2=280mm，l4=10mm，l5=195mm，l6=290mm。
33.图4至图21中，横坐标轴表示基片与工件盘的轴线之间的直线距离；纵坐标轴表示工件盘不同位置处基片的实际镀膜厚度与理论镀膜厚度百分比；膜层厚度均匀性分布是整个工件盘的基片的最大实际镀膜厚度与最小实际镀膜厚度之间的差值与理论镀膜厚度之间的百分比。
34.参考图4至图12，当对基片进行镀膜时，具体的当对基片镀制五氧化二钽时，首先对镀膜腔室抽高真空，真空度达到1.0
×
10
³
pa后，启动升降电机41，升降电机41带动第一mask金属板21移动，使第一mask金属板21位于工件盘1下方5mm处，此时启动旋转电机45，旋转电机45的输出轴带动旋转轴46转动，调节第一斜边213指向工件盘1的轴线；且第一斜边213与第一竖直边212的交点与工件盘1的轴线之间的直线距离为40mm-50mm之间；此时启动沉积系统7，沉积系统7轰击靶材系统8，靶材系统8的薄膜材料被轰击出来后飞向高速旋转的工件盘1，在工件盘1下表面承载的待镀膜基片表面附着结晶生长成膜；此时五氧化二钽膜层厚度均匀性分布优于1%；降低了膜层均匀性分布差异性较大的缺陷。
35.具体的检测方式为，使用分光光度计测试获得透过单独一种材料的光谱曲线；根据膜层计算公式kλ/4=nd计算分布于工件盘1不同位置的基片的五氧化二钽膜层厚度。具体的根据基片与工件盘1轴线之间的直线距离测得不同点位基片的膜层厚度，计算整个工件盘1表面固定的基片的镀膜膜层均匀性。
36.参考图8，当θ1=6
°
且r1=300mm、l1=10mm、l2=191mm、l3=290mm时，五氧化二钽的膜层厚度均匀性分布优于0.1%；满足窄带滤光片和截止陡度要求较高的截止滤光片等光学薄膜生产需求。
37.参考图13至图21，当对基片镀制五氧化二钽后，继续镀制二氧化硅时，工件盘1在镀膜腔室内移动，当工件盘1位置确定后，启动升降电机41调节第二mask金属板22位于工件
盘1下方5mm处，同时启动旋转电机45，调节第二斜边223指向工件盘1的轴线，且第二斜边223与第二竖直边222的交点与工件盘1的轴线之间的直线距离为40mm-50mm之间；此时启动沉积系统7，沉积系统7轰击靶材系统8镀制二氧化硅薄膜；此时二氧化硅膜层厚度均匀性分布优于1%；具体的检测方式与检测五氧化二钽膜层厚度的检测方式相同。
38.参考图17，当θ3=10
°
且r2=280mm时，二氧化硅的膜层厚度均匀性分布优于0.1%；满足窄带滤光片和截止陡度要求较高的截止滤光片等光学薄膜生产需求。
39.本技术实施例一种离子束溅射镀膜用镀膜机的实施原理为：对连接于工件盘1下方的基片镀膜时，启动升降电机41或旋转电机45，调节遮挡板2与工件盘1的相对位置，此时遮挡板2对由于离子束能量集中轰击靶材系统8，导致不均匀分布于镀膜腔室内的薄膜材料进行遮挡；进而降低膜层均匀性分布差异。
40.实施例2本技术实施例还公开一种离子束溅射镀膜用遮挡板2。
41.参考图2和图3，离子束溅射镀膜用遮挡板2为上述实施例所述的遮挡板2。
42.实施例3本技术实施例还公开一种离子束溅射镀膜均匀性修正方法。
43.包括以下步骤：s1、提供如上述内容所述的任意一种离子束溅射镀膜用镀膜机及固定基片；将待镀膜基片固定连接于工件盘下表面；s2、调节遮挡板2；启动升降电机41调节第一mask金属板21或第二mask金属板22至工件盘1下方5mm处；启动转动电机使第一斜边213或第二斜边223与工件盘1圆心相交；s3、基片镀膜；镀膜箱6抽真空，启动沉积系统7，沉积系统7轰击靶材系统8；s4、数据测量；测量工件盘1不同位置的光谱曲线，获取膜层厚度均匀性分布数据；s5、修正；修正第一mask金属板21或第二mask金属板22形状、遮挡板2与工件盘1之间高度、θ1或θ3大小。
44.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。