磁控溅射镀膜装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010639563.0 (22)申请日 2020.07.06 (71)申请人 苏州宏策光电科技有限公司 地址 215400 江苏省苏州市太仓市浏河镇 紫薇路1号 (72)发明人 金宇陈溢祺朱忆雪朱东风 朱运平金长利 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 代理人 韩雪梅 (51)Int.Cl. C23C 14/35(2006.01) C23C 14/02(2006.01) C23C 14/58(2006.01) C23C 14/50(2006.01) (54)。

2、发明名称 一种磁控溅射镀膜装置及方法 (57)摘要 本发明涉及一种磁控溅射镀膜装置及方法。 所述一种磁控溅射镀膜装置包括预溅射室、 主镀 膜室、 热处理室、 基板样品架、 导轨、 伺服电机和 控制器。 所述轨道设置在所述预溅射室、 主镀膜 室和热处理室的底部， 所述预溅射室、 主镀膜室 和热处理室相互连通； 所述伺服电机在所述控制 器的控制下带动所述轨道以设定速度运动； 所述 主镀膜室包括多对靶枪； 所述靶枪与所述控制器 连接； 每对所述靶枪对称设置在所述轨道的两 侧， 每对所述靶枪的相对位置连线与所述轨道的 平面平行。 本发明所提供一种磁控溅射镀膜装 置， 实现同时进行双面镀膜。 权利要求书。

3、2页 说明书9页 附图4页 CN 111621761 A 2020.09.04 CN 111621761 A 1.一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 包括： 预溅射室、 主镀膜室、 热处理室、 基板样 品架、 导轨、 伺服电机和控制器； 所述轨道设置在所述预溅射室、 所述主镀膜室和所述热处理室的底部， 所述预溅射室、 所述主镀膜室和所述热处理室相互连通； 所述伺服电机分别与所述轨道和所述控制器连接， 所述伺服电机在所述控制器的控制 下带动所述基板样品架在所述轨道上以设定速度运动； 所述主镀膜室包括多对靶枪； 所述靶枪与所述控制器连接； 每对所述靶枪对称设置在 所述轨道的两侧， 每对所述靶枪的。

4、相对位置连线与所述轨道的平面平行； 每对所述靶枪的 形状和尺寸不同； 所述基板样品架用于固定镀膜基板； 固定后的所述镀膜基板与所述轨道的平面垂直。 2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 所述镀膜装置包括： 滑 轮和磁性固定器； 所述滑轮设置在所述基板样品架的底部； 所述磁性固定器设置在所述基板样品架的顶部， 所述磁性固定器用于固定所述镀膜基 板的顶端。 3.根据权利要求2所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 所述主镀膜室还包括限 位器； 所述限位器设置在所述预溅射室的正上方， 所述限位器用于当所述镀膜基板在所述限 位位置时， 固定所述镀膜基板的顶端。 4.根据权利。

5、要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 所述主镀膜室还包括： 膜厚修正板和屏蔽板； 所述膜厚修正板设置在所述靶枪的上方， 所述膜厚修正板用于调节膜层厚度； 所述屏蔽板设置在每对所述靶枪之间， 所述屏蔽板用于隔离不同对的靶枪。 5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 所述轨道采用双轨方式 排列。 6.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 所述预溅射室的进口下 方设置磁流体； 所述磁流体的内部通过铰链与所述导轨的下方的传送链条相连， 所述磁流体的外部通 过铰链与所述伺服电机的转轴相连。 7.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于，。

6、 所述靶枪与所述镀膜基 板的距离为50mm-150mm。 8.根据权利要求1-7任一项所述的一种磁控溅射镀膜装置， 其特征在于， 所述镀膜装置 还包括： 底座支架； 所述底座支架设置所述预溅射室、 所述主镀膜室和所述热处理室三个腔室的底部。 9.一种磁控溅射镀膜方法， 其特征在于， 应用于权利要求1-8所述的一种磁控溅射镀膜 装置， 所述磁控溅射镀膜方法， 包括： 对镀膜基板进行清洗； 利用高纯氮气对清洗后的镀膜基板进行吹干； 利用基板样品架将所述镀膜基板传输至预溅射室的设定位置； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111621761 A 2 利用所述预溅射室中的射频离子源对镀膜基板进行刻蚀；。

7、 刻蚀完成后， 将所述镀膜基板传输至主镀膜室的设定位置； 根据所述镀膜基板的尺寸和镀膜要求对所述镀膜基板进行镀膜； 所述镀膜要求为双面 镀膜、 单面镀膜以及镀膜层数； 镀膜完成之后， 将所述镀膜基板传输至热处理室的设定位置； 对所述镀膜基板进行应力和老化处理； 对应力和老化处理后的镀膜基板进行冷却， 将冷却后的镀膜基板取出， 完成所述镀膜 基板的镀膜。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111621761 A 3 一种磁控溅射镀膜装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及光学制造加工领域， 特别是涉及一种磁控溅射镀膜装置及方法。 背景技术 0002 在光学薄膜制造加工领域， 磁控溅射镀膜系统是。

8、制备光学薄膜的重要装置。 磁控 溅射镀膜系统可以镀制各种功能性薄膜， 比如具有反射、 透射、 折射、 偏振等光学薄膜材料。 不仅如此在科研领域用磁控溅射镀膜系统制备的X射线光学薄膜是核物理探测， 高能X射线 望远镜， 高分辨纳米显微镜以及中子探测器等科研、 国防系统中关键元件之一。 除此之外还 可以用于平板显示器、 太阳能电池、 微波器件、 机械行业的自润滑膜、 超硬膜以及科研领域 的高温超导薄膜、 铁电体薄膜、 记忆合金膜等等。 为得到高质量光学薄膜， 在磁控溅射装置 中充入一定量的工作气体， 通过靶枪启辉使气体电离， 离子在电场和磁场的作用下撞击靶 材， 溅射出靶材原子沉积到基片上成膜。 。

9、准确控制反应气压， 靶材与基板间距， 溅射功率等 参数从而精确控制沉积速率得到高质量光学薄膜材料。 0003 通常的磁控溅射镀膜设备专用性很强， 一般用于科研和生产某一类薄膜材料。 其 特点是靶枪种类单一， 包括靶枪的外形和尺寸。 通常的靶枪根据靶材的形状设计为矩形或 圆形， 在一套镀膜设备中均有两个以上的矩形靶枪或圆形靶枪， 放置不同靶材后镀制不同 类型的薄膜。 特别是科研领域的镀膜设备受场地空间等限制通常放置34个靶枪以回旋方 式镀制不同类型薄膜材料。 靶枪位置的选择一般也是在腔体的下方， 基板安装在腔体的上 方以免长时间溅射后碎屑和粉粒跌落于基板表面造成污染。 0004 由于结构和安装方。

10、式的限制此类设备只能同一时间镀制一种薄膜， 并且只能在基 板的一侧镀制， 相对而言效率较低， 以科学研究为目标制备小尺寸少数量样品可以满足条 件， 但如制备大尺寸多批量产品则有着先天的缺陷。 特别是还需满足较大尺寸样品的厚度 均匀性。 这对镀膜设备的精确性和稳定性有着苛刻的要求。 0005 例如在普通镀膜设备中较多采用的圆形旋转样品镀膜方式， 同轴性可以保证但共 面性往往差强人意， 特别是大直径转盘由于受重力以及装配方式装配精度的限制旋转平面 有着高低起伏的微小变化， 同时伴随转动平面不同位置的线速度差造成薄膜厚度以及内部 结构方面的不均匀性， 需要采取一定措施进行调节。 另外， 目前的镀膜机。

11、结构均只能一次镀 制单面薄膜， 针对普通镀膜设备的诸多缺陷和不足， 亟需一种能够同时进行双面镀膜的磁 控溅射镀膜装置及方法。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种磁控溅射镀膜装置及方法， 实现同时进行双面镀膜。 0007 为实现上述目的， 本发明提供了如下方案： 0008 一种磁控溅射镀膜装置， 包括： 预溅射室、 主镀膜室、 热处理室、 基板样品架、 导轨、 伺服电机和控制器； 0009 所述轨道设置在所述预溅射室、 所述主镀膜室和所述热处理室的底部， 所述预溅 说明书 1/9 页 4 CN 111621761 A 4 射室、 所述主镀膜室和所述热处理室相互连通； 0010 所述伺服电。

12、机分别与所述轨道和所述控制器连接， 所述伺服电机在所述控制器的 控制下带动所述基板样品架在所述轨道上以设定速度运动； 0011 所述主镀膜室包括多对靶枪； 所述靶枪与所述控制器连接； 每对所述靶枪对称设 置在所述轨道的两侧， 每对所述靶枪的相对位置连线与所述轨道的平面平行； 每对所述靶 的形状和尺寸不同； 0012 所述基板样品架用于固定镀膜基板； 固定后的所述镀膜基板与所述轨道的平面垂 直。 0013 可选的， 所述镀膜装置包括： 滑轮和磁性固定器； 0014 所述滑轮设置在所述基板样品架的底部； 0015 所述磁性固定器设置在所述基板样品架的顶部， 所述磁性固定器用于固定所述镀 膜基板的顶。

13、端。 0016 可选的， 所述主镀膜室还包括限位器； 0017 所述限位器设置在所述预溅射室的正上方， 所述限位器用于当所述镀膜基板在所 述限位位置时， 固定所述镀膜基板的顶端。 0018 可选的， 所述主镀膜室还包括： 膜厚修正板和屏蔽板； 0019 所述膜厚修正板设置在所述靶枪的上方， 所述膜厚修正板用于调节膜层厚度； 0020 所述屏蔽板设置在每对所述靶枪之间， 所述屏蔽板用于隔离不同对的靶枪。 0021 可选的， 所述轨道采用双轨方式排列。 0022 可选的， 所述预溅射室的进口下方设置磁流体； 0023 所述磁流体的内部通过齿轮与所述导轨的下方的传送链条相连， 所述磁流体的外 部通过。

14、联轴器与所述伺服电机的转轴相连。 0024 可选的， 所述靶枪与所述镀膜基板的距离为50mm-150mm。 0025 可选的， 所述镀膜装置还包括： 底座支架； 0026 所述底座支架设置所述预溅射室、 所述主镀膜室和所述热处理室三个腔室的底 部。 0027 一种磁控溅射镀膜方法， 应用于所述的一种磁控溅射镀膜装置， 所述磁控溅射镀 膜方法， 包括： 0028 对镀膜基板进行清洗； 0029 利用高纯氮气对清洗后的镀膜基板进行吹干； 0030 利用基板样品架将所述镀膜基板传输至预溅射室的设定位置； 0031 利用所述预溅射室中的射频离子源对镀膜基板进行刻蚀； 0032 刻蚀完成后， 将所述镀膜。

15、基板传输至主镀膜室的设定位置； 0033 根据所述镀膜基板的尺寸和镀膜要求对所述镀膜基板进行镀膜； 所述镀膜要求为 双面镀膜、 单面镀膜以及镀膜层数； 0034 镀膜完成之后， 将所述镀膜基板传输至热处理室的设定位置； 0035 对所述镀膜基板进行应力和老化处理； 0036 对应力和老化处理后的镀膜基板进行冷却， 将冷却后的镀膜基板取出， 完成所述 镀膜基板的镀膜。 说明书 2/9 页 5 CN 111621761 A 5 0037 根据本发明提供的具体实施例， 本发明公开了以下技术效果： 0038 本发明所提供的一种磁控溅射镀膜装置及方法， 采用基板样品架进样方式， 避免 因粘贴样品带来的不。

16、平整， 在伺服电机的控制下基板样品架可沿着导轨自由往返于三个腔 体之间， 并精确定位于任意位置。 在主镀膜室中包括多对靶枪， 每对靶枪关于导轨对称， 并 且不同对的靶枪的尺寸和形状不同， 既可以镀制单面薄膜也可以一次性镀制双面薄膜， 解 决了目前溅射镀膜设备一次只能镀制单层薄膜的缺憾。 特别是靶腔相对位置对称可以轻松 选择基板的正反面镀膜区域， 实现特种薄膜光学元件的制备。 可以一次镀制双面薄膜， 也可 以避免因为两次镀制双面膜造成的工艺不稳定性， 能够实现同时进行双面镀膜。 附图说明 0039 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介。

17、绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图 获得其他的附图。 0040 图1为本发明所提供的一种磁控溅射镀膜装置结构示意图； 0041 图2为本发明所提供的基板样品架结构示意图； 0042 图3为本发明所提供的预溅射室结构示意图； 0043 图4为本发明所提供的主镀膜室结构示意图； 0044 图5为本发明所提供的热处理室结构示意图； 0045 图6为本发明所提供的轨道与限位器的位置关系结构示意图。 具体实施方式 0046 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、。

18、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0047 本发明的目的是提供一种磁控溅射镀膜装置及方法， 实现同时进行双面镀膜。 0048 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 0049 图1为本发明所提供的一种磁控溅射镀膜装置结构示意图， 如图1所示， 本发明所 提供的一种磁控溅射镀膜装置， 包括： 预溅射室2、 主镀膜室3、 热处理室4、 基板样品架5、。

19、 导 轨10、 伺服电机和控制器。 0050 所述轨道设置在所述预溅射室2、 主镀膜室3和热处理室4的底部， 所述预溅射室2、 主镀膜室3和热处理室4相互连通。 通过所述导轨10将所述预溅射室2、 主镀膜室3和热处理 室4三个腔室连接， 在伺服电机的控制下基板样品架5可沿着导轨10自由往返于三个腔体之 间， 并精确定位于任意位置。 0051 所述导轨10为直线导轨10。 0052 所述伺服电机分别与所述轨道和所述控制器连接， 所述伺服电机在所述控制器的 控制下带动所述基板样品架在所述轨道上以设定速度运动。 说明书 3/9 页 6 CN 111621761 A 6 0053 所述靶枪与所述镀膜基。

20、板的距离范围为50mm-150mm。 0054 所述主镀膜室3包括多对靶枪； 所述靶枪与所述控制器连接； 每对所述靶枪对称设 置在所述轨道的两侧， 每对所述靶枪的相对位置连线与所述轨道的平面平行； 每对所述靶 的形状和尺寸不同。 0055 所述基板样品架5用于固定镀膜基板； 固定后的所述镀膜基板与所述轨道的平面 垂直。 0056 腔体之间采用水冷法兰连接， 两端采用盲法兰开门结构， 氟橡胶圈密封。 每个真空 室均采用30mm厚不锈钢板焊接而成， 在大平面上焊接有加强筋及冷却水槽， 在密封位置也 有水冷通道， 焊接后进行去应力处理， 然后进行二次加工， 以保证密封面的平面度及光洁 度。 三个腔体。

21、通过胶圈密封相互连接在一起， 可以分开装卸。 0057 具体的实施例中， 主镀膜室3采用两组四个长度为750mm大尺寸矩形靶和两组四个 直径100mm圆形靶共同构成， 如图4所示。 相同形状靶枪在两侧两两相对错开排布。 由于采用 了超大尺寸真空磁控溅射腔体， 可以放置大尺寸光学基板(最大面尺寸1500mm500mm 100mm)。 预溅射室2可以在薄膜正式镀制前对基板进行离子束轰击刻蚀处理， 清除表面污染 物残留提高基板质量。 主镀膜腔体由于两侧安装靶枪， 两台分子泵置于腔体顶端以节省空 间。 通过对称放置的四块大尺寸矩形靶枪和四块圆形靶枪， 可进行任意周期膜或非周期薄 膜的镀制。 特别是靶枪。

22、相对位置对称可以轻松选择基板的正反面镀膜区域， 实现特种薄膜 光学元件的制备。 热处理室4内有三个热源负责对整个腔体进行加热， 由传感器和电控信号 控制相应温度， 通过对薄膜成品进行加热可以有效消除内应力增加热稳定性。 预溅射室2的 结构和热处理室4的结构如图3和如图5所示。 0058 预溅射室2为不锈钢焊接腔体， 尺寸长宽高为2000mm760mm1415mm。 腔体两侧 开孔， 一侧连接主镀膜室3， 一侧为带铰链不锈钢密封门， 所有密封连接处采用氟橡胶真空 密封。 0059 预溅射室2的材质为SUS304不锈钢， 腔体内下方底座固定有双平行直线导轨10。 上 方有第一观察窗7(玻璃窗开口)。

23、为第一光电传感器提供导入通道。 下方侧面安装一磁流体6 将外部伺服电机动力传输至导轨10下方传动链条。 另在下方磁流体6附近设有非接触式光 电限位开关。 腔体一侧壁中间焊接CF250法兰接口(CF250-1)， 连接手动插板阀及涡轮分子 泵。 0060 热处理室4为SUS304不锈钢焊接而成， 尺寸为2000mm410mm1485mm。 一端通过 氟橡胶圈密封与主镀膜室3相连， 一端安装带铰链不锈钢密封门。 腔体内部下方安装有双排 不锈钢直线导轨10与主镀膜室3对接。 顶部一端上方有80mm50mm观察窗开口， 第二观察窗 13下方设有光电开关接口。 侧面中间安置CF250法兰接口， 同侧CF。

24、250法兰上方有三组CF35 法兰接口， 侧壁外表面焊有弓形导管， 内部安放了三组加热器16。 0061 在所述预溅射室2的进口设置第一光电传感器， 在所述热处理室4的光电开关接口 处设置第二光电传感器14。 第一光电传感器和第二光电传感器14均与所述控制器连接， 所 述第一光电传感器和第二光电传感器14用于判断所述基板样品架5是否到达限位位置； 当 所述基板样品架5到达限位位置则发出限位信号至所述控制器， 所述控制器控制根据所述 光电信号控制所述伺服电机的停止转动。 0062 热处理室4的腔体侧壁焊接弓形冷却导管15， 以弓字形回旋分布于加热器16一端， 说明书 4/9 页 7 CN 111。

25、621761 A 7 采用水冷方式冷却， 由水冷机连通构成回路循环便于在加热过程中更好的散发热量， 同时 预留出了分子泵与热传感线引出位置。 0063 热处理室4腔体三内部安放有三个加热器16， 三个加热器16均匀分布于腔体一侧， 可以对镀制薄膜后的基板进行热处理， 降低内应力提高成品热稳定性。 0064 热处理室4腔体的腔体顶部上方设有第二观察窗13为第二光电传感器14提供通 道。 0065 图2为本发明所提供的基板样品架5结构示意图， 如图2所示， 所述镀膜装置包括： 滑轮18和磁性固定器。 0066 所述滑轮18设置在所述基板样品架5的底部， 减小了基板样品架5与轨道的滑动摩 擦阻力。 。

26、0067 所述磁性固定器设置在所述基板样品架5的顶部， 所述磁性固定器用于固定所述 镀膜基板的顶端。 0068 所述预溅射室2的进口下方设置磁流体6。 0069 所述磁流体6的内部通过齿轮与所述导轨10的下方的传送链条相连， 所述磁流体6 的外部通过联轴器与所述伺服电机的转轴相连。 0070 所述轨道采用双轨方式排列。 0071 并排方式大大增强了样品架纵向稳定性。 底架固定于腔体下方， 导轨10架通过铰 链与磁流体6转轴相连。 0072 所述主镀膜室3还包括： 膜厚修正板11和屏蔽板； 所述膜厚修正板11设置在所述靶 枪的上方， 所述膜厚修正板11用于调节膜层厚度； 所述屏蔽板设置在每对所述。

27、靶枪之间， 所 述屏蔽板用于隔离不同对的靶枪。 0073 作为一个具体的实施例， 主镀膜室3为不锈钢焊接而成， 尺寸为2307mm760mm 1485mm。 两端开口与预溅射室2和热处理室4相连， 通过氟橡胶密封。 在腔体两侧侧排布4个 矩形靶枪8， 靶面垂直于地面， 与样品表面平行， 正对样品镀膜， 分布在样品两侧， 每侧2个， 可实现对样品两个面的同时溅射镀膜工艺。 同时在腔体两侧侧排布4个圆形靶枪9， 靶面垂 直于地面， 与样品表面平行， 正对样品镀膜， 分布在样品两侧， 每侧2个。 腔体底部放置直线 导轨10与两侧对接。 腔体顶部有两个CF250法兰接口， 一个KF15法兰接口， 一个。

28、CF35法兰接 口。 腔体内部留有足够空余空间放置膜厚修正板11。 镀膜室内设有三路气路12系统提供相 应气氛。 0074 主镀膜室3内KF15法兰采用快卸方式连接薄膜压力真空计(MKS)， 测量低真空时具 有一定气氛的真空压力值， 为镀膜提供溅射气压参考值。 0075 主镀膜室3内CF35法兰采用无氧铜圈密封方式连接英福康复合高真空计， 当分子 泵达到最高转速时测量腔体内真空度， 提供本底气压， 为镀膜提供充气前本底真空参考值。 0076 主镀膜腔体进气系统空间总共有三路， 采用质量流量控制器控制， 进气管路上设 计有混气室， 在溅射阴极内部设计有匀气环， 流量范围： 氩气： 500sccm。

29、， 氮气： 500sccm， 氧 气： 500sccm， 。 0077 矩形靶枪8为长方形， 尺寸750mm125mm6mm。 两个一组分布在腔体两侧。 相同两 矩形靶枪8平行排列， 靶面垂直地面， 分布在一米范围内。 靶枪周围加装不锈钢屏蔽， 限制2 个源之间的交叉污染和预溅射时对样品的污染， 同时在样品上方， 两个磁控靶正对的位置 说明书 5/9 页 8 CN 111621761 A 8 放置一层屏蔽板， 防止磁控靶对射污染。 靶与基片的距离可调范围50mm150mm。 0078 圆形靶枪9直径100mm。 两个一组平行排列， 垂直地面， 分布在腔体两侧， 与矩形靶 枪8两两相对， 错开排。

30、布。 靶枪周围加装不锈钢屏蔽， 限制2个源之间的交叉污染和预溅射时 对样品的污染， 同时在样品上方， 两个磁控靶正对的位置放置一层屏蔽板， 防止磁控靶对射 污染。 靶与基片的距离可调范围50mm150mm。 0079 为了无接触固定所述镀膜基板的顶端， 所述主镀膜室3还包括限位器17。 0080 所述限位器17设置在所述预溅射室2的正上方， 所述限位器17用于当所述镀膜基 板在所述限位位置时， 固定所述镀膜基板的顶端。 轨道与限位器17的位置关系结构示意图 如图6所示。 0081 所述限位器17的形状为长方形， 所述限位器17的磁体长方形条状永磁磁铁， 尺寸 为50mm20mm10mm。 外部。

31、套有铝合金盒套以避免相邻磁体紧密吸合在一起， 每块铝合金 盒套一端开口用以放入或取出磁铁。 所有装入磁铁的铝合金单元通过串联方式分别放入长 条形沟槽盒内形成长条形磁场用以无接触方式固定基板样品架5定端。 0082 本发明所述的镀膜装置还包括： 底座支架1。 0083 所述底座支架1设置所述预溅射室2、 主镀膜室3和热处理室4三个腔室的底部。 0084 作为一个具体的实施例， 底座支架1的尺寸长宽高为2000mm760mm406mm底座 为不锈钢管焊接组成， 底部在四角分别开有直径24mm螺纹孔， 方便安装带螺杆的平面底角 支撑或可滑动滚轴支架， 通过螺杆可以在高度方向进行80mm范围内的调节，。

32、 整个支架承重3 吨。 0085 本发明所提供的一种磁控溅射镀膜装置， 设计了专用样品架放置基板材料， 使基 板竖直安装在基板样品架5之上。 基板样品架5可以放置任意大小镀膜基板， 最大可达 1500mm500mm100mm。 避免目前普通粘贴式或工装卡嵌式固定方法给真空腔体带来的放 气效应以及外来物质污染。 不仅可以镀制小尺寸样品， 也可制备大尺寸光学器件。 本发明的 镀膜样品架下部滑轮18和上部磁性固定器可以精确的非接触的固定镀膜基板， 并通过精密 滑轨使其在腔体内部准确反复运动， 保证同轴性从而确保薄膜均匀性。 样品架的使用同时 满足了科学研究和工业化生产的需求。 0086 整个镀膜装置。

33、由三个腔体组合而成， 相互独立又彼此连通， 极大的增加了适应性 以及后续改造升级潜力。 可以分别对其中一个或几个腔体按照要求进行升级或连接其他特 殊腔体。 每个腔体在侧面通过铰链连接了外拉的密封门， 避免了内部空间狭小带来的不便。 非常方便在其中之一发生问题时排除故障进行检修与维护， 提高了便利性。 0087 采用双直线导轨10和滚轮滑动接触方式具备两大优点： 第一由于采用固定直线导 轨10大大增强了移动的平稳性避免了旋转样品盘带来的高低起伏变化， 提高了薄膜的均匀 稳定性。 便于安装清洗和拆卸。 第二是滑轮18滚动式接触相较于嵌套式滚珠滑动大大降低 了摩擦阻力， 有效降低了牵引电机的负荷， 。

34、使样品架的移动更加平顺。 0088 主镀膜腔体内置两种不同尺寸和规格靶枪， 方便镀制面积不同大小的光学薄膜。 使用直径4英寸圆形靶枪9可镀制宽度小于80mm的较小尺寸样品。 使用750mm125mm矩形靶 枪8时可以镀制大尺寸薄膜元件。 每两个靶枪为一组并排放置并垂直于地面平行于基板表 面。 两两对称排布在腔体的两个侧面， 彼此相互错开并对称， 此创新的排列方式使镀膜设备 可以一次实验或操作过程中为基板的两面镀制光学薄膜， 避免了两面分开镀制时由于工艺 说明书 6/9 页 9 CN 111621761 A 9 环境的细微不同带来的薄膜物理结构和光学性能的微小差异， 靶枪错开排布避免同时双面 镀。

35、膜磁控溅射的相互干扰， 从而大大提高了双面光学元件的均匀性和性能一致性。 控制靶 枪的AE电源的开关可以很容易在不同模式下切换。 0089 全自动化的电控系统。 本装置从前级泵(爱德华无油干泵)， 真空分子泵的电源控 制， 于泵相连的电磁开关阀， 控制反应气体的流量计， 低真空高真空气压数据采集， 分子泵 转速读取， 伺服电机运动控制， 加热腔体控制等所有操作均采用电脑软件控制， 尽量避免了 手动操作带来的错误几率， 提高了自动化程度以及镀膜效率。 0090 本发明主要用于大尺寸X射线或中子光学薄膜的制备， 也可以用于普通光学薄膜 镀制。 发明方法针对性强、 设计独特， 适应性广， 结构简单，。

36、 易于维护。 不仅适合直流磁控溅 射镀膜也适合射频磁控溅射镀膜。 解决了目前镀膜系统中存在的大尺寸薄膜元件制备限 制， 扩展了功能， 可在单双面元件制备上任意选择。 也可以根据需求在同一镀膜基板上制备 不同材质不同性能薄膜， 同时保证了薄膜性能优异， 均匀性好的特点。 0091 本发明还提供了一种磁控溅射镀膜方法， 应用于上述的一种磁控溅射镀膜装置， 所述磁控溅射镀膜方法， 包括： 0092 S1， 对镀膜基板进行清洗。 0093 S2， 利用高纯氮气对清洗后的镀膜基板进行吹干。 0094 S3， 利用基板样品架将所述镀膜基板传输至预溅射室的设定位置。 真空度抽至1 10-4Pa810-5Pa。

37、。 0095 S4， 利用所述预溅射室中的射频离子源对镀膜基板进行刻蚀。 刻蚀的时间为40-60 分钟， 控制氧气流量为30sccm50sccm， 氩气流量为5sccm40sccm， 电压为200V1200V， 电流为200mA1000mA。 0096 S5， 刻蚀完成后， 将所述镀膜基板传输至主镀膜室的设定位置。 0097 S6， 根据所述镀膜基板的尺寸和镀膜要求对所述镀膜基板进行镀膜； 所述镀膜要 求为双面镀膜、 单面镀膜以及镀膜层数。 0098 S7， 镀膜完成之后， 将所述镀膜基板传输至热处理室的设定位置。 0099 S8， 对所述镀膜基板进行应力和老化处理。 加热至150250度， 。

38、并恒温60100分 钟。 0100 S9， 对应力和老化处理后的镀膜基板进行冷却， 将冷却后的镀膜基板取出， 完成所 述镀膜基板的镀膜。 0101 基于上述的磁控溅射镀膜方法， 以下提供了具体实施例来进行说明。 0102 实施例1 0103 以石英玻璃作为基板， 首先将其放入清洗液中混合超声清洗10分钟， 再用去离子 水洗净， 取出后用高纯氮气吹干， 然后放入镀膜设备移动样品架中； 将本底真空抽至110- 4Pa810-5Pa， 通过射频离子源对基板进行清洗刻蚀， 氧气流量20sccm， 氩气流量30sccm， 电压1000V， 电流800mA， 刻蚀60分钟后停止。 用控制程序启动伺服电机将。

39、样品移动架通过传 送链条沿着导轨10移动至主镀膜室3并定位。 用软件打开一侧尺寸为750mm长的矩形靶腔 A1， 所用材料为金属Mo， 打开同侧750mm长矩形靶A2， 所用材料为非金属靶材Si。 打开充气阀 门充入氩气， 流量为10SCCM， 启动AE控制电源对二矩形靶腔进行10分钟预溅射， 待AE电源显 示两者电压保持平稳不再变化之后正式镀膜。 在程序中设定定靶模式， 使样品架载着基板 说明书 7/9 页 10 CN 111621761 A 10 分别在A1的Mo靶上按着预设程序停留3秒， 然后移动至A2的Si靶之上停留4.6秒， 之后重复 上述流程80次。 镀膜结束后关闭AE电源， 并将。

40、样品架传送至热处理室4。 打开加热电源对热 处理室4进行升温， 温度保持在200， 开始进行应力和老化处理， 处理时长120min。 关闭热 源待真空室冷却后将基板架移动至出口然后放气并取出。 0104 此方法制备的MoSi薄膜由于纵向竖直排列， 尺寸可达1500mm500mm， 在如此大面 积的情况下厚度的测量值均匀性为3.8， 膜厚控制精度优于5nm。 0105 实施例2： 0106 以磁控溅射镀制双面W/Si多层膜为例。 以单晶硅作为基板， 首先将其放入清洗液 中混合超声清洗10分钟， 再用去离子水洗净， 取出后用高纯氮气吹干， 然后放入镀膜设备移 动样品架中， 推送至腔体一进行刻蚀处理。

41、。 关闭腔体密封门启动软件程序， 打开干泵， 分子 泵和电磁阀将本底真空抽至110-4Pa810-5Pa， 通过射频离子源对基板进行清洗刻蚀， 氧气流量20sccm， 氩气流量30sccm， 电压1000V， 电流800mA， 刻蚀60分钟后停止。 用控制程序 启动伺服电机将样品移动架通过传送链条沿着导轨10移动至主镀膜室3并定位。 用软件打 开一侧直径为4英寸的圆形靶枪A1， 所用材料为金属W， 打开同侧直径4英寸圆形靶A2， 所用 材料为非金属靶材Si。 用软件打开另外相对一侧直径为4英寸的圆形靶腔A3， 所用材料为金 属W， 打开同侧直径4英寸圆形Si靶A4， 打开充气阀门充入氩气， 流。

42、量为10SCCM， 启动AE控制 电源对四个圆形靶腔进行10分钟预溅射， 待AE电源显示两者电压保持平稳不再变化之后正 式镀膜。 在程序中设定掠靶模式， 因为A1， A2与A3， A4材质相同， 两两相对。 打开A1和A3的W靶 电源， 使样品架载着基板分别在A1和A3的W靶上按着预设程序以0.8米/秒的速率匀速扫描 通过， 此时基板上镀制好第一层W薄膜， 然后关闭A1和A3的W靶， 打开A2和A4的Si靶， 使样品 以速率0.35米/秒的扫描速率通过， 此时在基板上镀制好第二层Si薄膜， 之后重复上述流程 80次。 由于两侧圆形靶枪9置相同， 因此软件中只需设定一次流程即可在基板双面镀制所需。

43、 薄膜。 镀膜结束后关闭AE电源， 并将样品架传送至热处理室4。 打开加热电源对热处理室4进 行升温， 温度保持在250， 开始进行应力和老化处理， 处理时长120min。 关闭热源待真空室 冷却后将基板架移动至出口然后放气并取出。 0107 此方法制备的薄膜由于圆形靶腔两两相对， 程序中只要设定在一侧的位置扫描即 可一次性完成两侧双面1500mm60mm的长方形双面薄膜光学元件。 镀制的双面W/Si多层膜 厚度测量值均匀性为4.2， 膜厚控制精度优于5nm。 0108 本发明可有效改善薄膜镀制过程中镀膜基板的固定效果。 通过无接触式磁性固定 块将镀膜基板上端固定在与导轨平行的直线上， 避免目。

44、前普通粘贴式或工装卡嵌式固定方 法给真空腔体带来的放气效应以及外来物质污染。 0109 可有效降低薄膜的缺陷密度和本征吸收提高薄膜镀制后的成品质量， 通过前期离 子束轰击和后期热处理的加入明显改善了基板质量， 提升了界面品质， 减小了内应力， 提高 了薄膜的热稳定性。 0110 可大大提高成品的实际尺寸， 最大可镀制尺寸为1500mmX500mmX100mm的光学元 件。 同时兼顾了小尺寸成品需求。 0111 可根据需求在镀膜基板的一侧或两侧镀制单面薄膜或双面薄膜， 特别是双面薄膜 可以在同一流程中完成而不需要进行二次镀膜。 极大的提高了适应性以及制备效率。 0112 可以加工特种性能薄膜元件。

45、。 通过开启一侧或两侧矩形靶或圆形靶， 在镀膜基板 说明书 8/9 页 11 CN 111621761 A 11 的一面或两面同时镀制不同材质不同性能的薄膜， 扩展了应用范围。 0113 可有效提高薄膜的均匀性， 通过实际对比， 在采用本发明方法镀制的薄膜元件其 均匀性在1500mmX500mm范围内优于5。 0114 本发明方法经济易行， 针对性强、 品质高、 效率快。 改善了目前镀膜系统中存在的 大尺寸薄膜元件制备限制。 扩展了功能， 可在单双面元件制备上任意选择。 也可以根据需求 在同一基板上制备不同材质不同性能薄膜， 同时保证了薄膜性能优异， 均匀性好的特点。 0115 本说明书中各个。

46、实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0116 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据 本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。 综上所述， 本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。 说明书 9/9 页 12 CN 111621761 A 12 图1 说明书附图 1/4 页 13 CN 111621761 A 13 图2 图3 说明书附图 2/4 页 14 CN 111621761 A 14 图4 图5 说明书附图 3/4 页 15 CN 111621761 A 15 图6 说明书附图 4/4 页 16 CN 111621761 A 16 。