一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。包括依次排列的4个真空腔室：第一真空腔室、第二真空腔室、第三真空腔室和第四真空腔室，第一真空腔室用于元件热平衡；第二真空腔室采用离子束溅射镀膜方式对镀膜元件表面镀制第一膜层，第三真空腔室采用离子束辅助电子束蒸发镀膜方式对镀膜元件表面蒸镀第二膜层，第四真空腔室用于对镀膜元件膜层缺陷检测与平坦化处理；四个真空腔室间依次通过三真空管道连通；各真空管道中的元件抓取转移机械手工作以将镀膜元件在相邻两真空腔室间进行传递。本装置可制备出超低缺陷、高抗激光损伤阈值、应力低、附着力强、光学均匀性好的光学薄膜，可应用于超高功率和超高能量激光薄膜制备领域。

A Low Defect Multi-Cavity Coating Device Based on Multi-Particle Deposition

【技术实现步骤摘要】
一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置
本专利技术涉及超高功率和超高能量激光薄膜制备领域，尤其是一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。
技术介绍
强激光系统中对激光薄膜元件激光损伤阈值要求越来越高，薄膜的激光损伤问题已经成为限制激光系统向超高功率和超高能量方向发展的主要瓶颈之一。目前，强激光领域常用的激光薄膜制备方案包括电子束蒸发镀膜装置及离子束溅射镀膜装置电子束蒸发镀膜装置制备的薄膜主要优点：应力低，激光损伤阈值高，光学均匀性好易制备大口径等；但其主要问题在于附着力较差，薄膜生长结构为柱状结构，该结构使薄膜界面与表面粗糙，增加了的散射损耗,降低了环境耐久性和光学稳定性，在镀膜过程中容易形成微米级典型缺陷（如节瘤缺陷等），降低薄膜的抗激光损伤性能等。离子束溅射镀膜装置制备的薄膜主要优点：附着力好，激光损伤阈值高，光学损耗小，缺陷密度低不易形成微米级缺陷，膜层致密性好提高了环境耐久性和光学稳定性等；但其主要问题在于薄膜应力高，光学均匀性较差不易制备大口径薄膜等。针对两种镀膜技术的局限性，本申请提出了一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。以通过改动，制备出超低缺陷、高抗激光损伤阈值、应力低、附着力强、光学均匀性好的光学薄膜。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其包括依次排列的4个真空腔室：第一真空腔室、第二真空腔室、第三真空腔室和第四真空腔室，第一真空腔室用于将镀膜元件加热到镀膜温度，并进行热平衡或将镀膜元件从镀膜温度降温到室温；第二真空腔室采用离子束溅射镀膜方式对镀膜元件表面镀制第一膜层，第三真空腔室采用电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层，第四真空腔室用于对镀膜元件表面进行缺陷检测与平坦化处理；4个真空腔室间，依次通过第一真空管道、第二真空管道和第三真空管道连通，各真空管道用于将相邻两真空腔室进行隔离；各真空管道中分别设置有元件抓取转移机械手，各元件抓取转移机械手工作以将镀膜元件在相邻两真空腔室间进行传递。通过将离子束溅射镀膜方式和电子束蒸镀方式相结合，以分别对同一元件表面镀制薄膜，相对于原来两者单一镀制的方案，可以提高膜层的附着力，减少膜层应力。增加第四真空腔室对膜层表面进行缺陷检测和平坦化处理，可以降低每一膜层的缺陷密度。同时，通过均匀性修正可以得到光学均匀性很好的镀膜元件。上述第二真空腔室和第三真空腔室在镀膜后，均可以在第四真空腔室内先进行平坦化处理后，再转移入下一镀膜腔室内镀膜。进一步的，上述第三真空腔室采用离子束辅助电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层。离子束辅助电子束方式，可以通过离子束的动量转移，使沉积粒子获得较大的动能，改善薄膜性能。进一步的，上述第一膜层所用材料为低折射率材料，所述第二膜层所用材料为高折射率材料。进一步的，上述第一真空腔室包括一真空室A，该真空室A连接有机械泵A，以在机械泵A工作时获得真空室A前级真空环境；所述真空室A还连接有若干冷泵A，以在若干所述冷泵A工作时获得真空室A高真空环境；所述真空室A内腔中设置有若干热辐射加热器A，以对真空室A内腔进行加热；真空室A内腔顶部设置有一公转工件盘A，该公转工件盘A在真空室A内呈中心对称分布，所述公转工件盘A通过一轴承A连接到真空室A外的驱动器A以进行可控公转；所述公转工件盘A上设置有定位机构A，该定位机构A用于安装工装盘A，工装盘A安装于定位机构A上时，工装盘A与公转工件盘A的中轴成中心对称；工装盘A用于放置镀膜元件。通过机械泵和冷泵的的配合，可以得到真空腔的高真空环境，进一步通过热辐射加热器可以得到真空腔内合适的镀膜温度，公转工件盘的可旋转设计可以使得元件受热更加均匀，工装盘的设计便于对元件的整体安装和转移。进一步的，上述第二真空腔室包括真空室B，该真空室B连接有机械泵B，以在机械泵B工作时获得真空室B前级真空环境；所述真空室B还连接有若干冷泵B，以在若干所述冷泵B工作时获得真空室B高真空环境；所述真空室B内腔中设置有若干热辐射加热器B，以对真空室B内腔进行加热；真空室B内腔顶部设置有一公转工件盘B，该公转工件盘B在真空室B内呈中心对称分布，所述公转工件盘B通过一轴承B连接到真空室B外的驱动器B以进行可控公转；所述公转工件盘B上设置有定位机构B，该定位机构B用于安装工装盘B，工装盘B安装于定位机构B上时，工装盘B与公转工件盘B的中轴相对偏心；工装盘B用于放置镀膜元件；真空室B内腔设置有辅助离子源、溅射RF离子源、靶材，所述辅助离子源正对镀膜元件设置，用于向镀膜元件表面发射第一离子束，所述溅射RF离子源所发射的离子束轰击所述靶材所形成的溅射粒子束沉积到镀膜元件表面。上述第二真空腔室中公转工件盘的设计，可以使得元件表面膜层更加均匀、平整。辅助离子源可以对元件表面进行高效清洁，以提高膜层附着力，通过离子束溅射方式可以获得高附着力的膜层。进一步的，上述第三真空腔室包括真空室C，该真空室C连接有机械泵C，以在机械泵C工作时获得真空室C前级真空环境；所述真空室C还连接有若干冷泵C，以在若干所述冷泵C工作时获得真空室C高真空环境；所述真空室C内腔中设置有若干热辐射加热器C，以对真空室C内腔进行加热；真空室C内腔顶部设置有一公转工件盘C，该公转工件盘C在真空室C内呈中心对称分布，所述公转工件盘C通过一轴承C连接到真空室C外的驱动器C以进行可控公转；所述公转工件盘C上设置有定位机构C，该定位机构C用于安装工装盘C，工装盘C安装于定位机构C上时，工装盘C与公转工件盘C的中轴成相对偏心；工装盘C用于放置镀膜元件；真空室C内腔中，正对镀膜元件设置有一RF辅助离子源，在所述RF辅助离子源两侧，分别设置有一e型电子枪；两e型电子枪分别向镀膜元件表面蒸镀膜层材料，所述RF辅助离子源用于向镀膜元件表面发射第二离子束。两e型电子枪通过电子束蒸发的方式，在第一膜层表面镀制第二膜层，可以提高膜层整体的激光损伤阈值，降低膜层应力，提高光学均匀性，并为制备大口径膜层提供可能。RF辅助离子源不断向镀膜元件表面发射离子束，通过动量转移，使沉积粒子获得较大的动能，改善薄膜性能。进一步的，两个所述e型电子枪为镀膜元件表明所蒸镀的膜层材料的折射率不同。通过上述方式，可以高效地为元件交替蒸镀不同折射率的膜层。进一步的，上述第四真空腔室包括真空室D，该真空室D连接有机械泵D，以在机械泵D工作时获得真空室D前级真空环境；所述真空室D还连接有若干冷泵D，以在若干所述冷泵D工作时获得真空室D高真空环境；所述真空室D内腔中设置有若干热辐射加热器D，以对真空室D内腔进行加热；真空室D内腔顶部设置有一公转工件盘D，该公转工件盘D在真空室D内呈中心对称分布，所述公转工件盘D通过一轴承D连接到真空室D外的驱动器D以进行可控公转；所述公转工件盘D上设置有定位机构D，该定位机构D用于安装工装盘D，工装盘D安装于定位机构D上时，工装盘D与公转工件盘D的中轴成相对偏心；工装盘D用于放置镀膜元件；真空室D内腔底部，设置有工作平台，该工作平台上设置有运动机构，该运动机构上安装有刻蚀RF离子源，所述运动机构可带动所述刻蚀RF离子源在工作平台所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其特征在于，其包括依次排列的4个真空腔室：第一真空腔室、第二真空腔室、第三真空腔室和第四真空腔室，第一真空腔室用于将镀膜元件加热到镀膜温度，并进行热平衡或将镀膜元件从镀膜温度降温到室温；第二真空腔室采用离子束溅射镀膜方式对镀膜元件表面镀制第一膜层，第三真空腔室采用电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层，第四真空腔室用于对膜层进行缺陷检测与平坦化处理；4个真空腔室间，依次通过第一真空管道、第二真空管道和第三真空管道连通，各真空管道用于将相邻两真空腔室进行隔离；各真空管道中分别设置有元件抓取转移机械手，各元件抓取转移机械手工作以将镀膜元件在相邻两真空腔室间进行传递。

【技术特征摘要】
1.一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其特征在于，其包括依次排列的4个真空腔室：第一真空腔室、第二真空腔室、第三真空腔室和第四真空腔室，第一真空腔室用于将镀膜元件加热到镀膜温度，并进行热平衡或将镀膜元件从镀膜温度降温到室温；第二真空腔室采用离子束溅射镀膜方式对镀膜元件表面镀制第一膜层，第三真空腔室采用电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层，第四真空腔室用于对膜层进行缺陷检测与平坦化处理；4个真空腔室间，依次通过第一真空管道、第二真空管道和第三真空管道连通，各真空管道用于将相邻两真空腔室进行隔离；各真空管道中分别设置有元件抓取转移机械手，各元件抓取转移机械手工作以将镀膜元件在相邻两真空腔室间进行传递。2.如权利要求1所述的基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其特征在于，所述第三真空腔室采用电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层具体为：第三真空腔室采用离子束辅助电子束蒸镀方式在镀膜元件表面镀制第二膜层。3.如权利要求1所述的基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其特征在于，所述第一膜层所用材料为低折射率材料，所述第二膜层所用材料为高折射率材料。4.如权利要求1-3之一所述的基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其特征在于，所述第一真空腔室包括一真空室A，该真空室A连接有机械泵A，以在机械泵A工作时获得真空室A前级真空环境；所述真空室A还连接有若干冷泵A，以在若干所述冷泵A工作时获得真空室A高真空环境；所述真空室A内腔中设置有若干热辐射加热器A，以对真空室A内腔进行加热；真空室A内腔顶部设置有一公转工件盘A，该公转工件盘A在真空室A内呈中心对称分布，所述公转工件盘A通过一轴承A连接到真空室A外的驱动器A以进行可控公转；所述公转工件盘A上设置有定位机构A，该定位机构A用于安装工装盘A，工装盘A安装于定位机构A上时，工装盘A与公转工件盘A的中轴成中心对称；工装盘A用于放置镀膜元件。5.如权利要求1-3之一所述的基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其特征在于，所述第二真空腔室包括真空室B，该真空室B连接有机械泵B，以在机械泵B工作时获得真空室B前级真空环境；所述真空室B还连接有若干冷泵B，以在若干所述冷泵B工作时获得真空室B高真空环境；所述真空室B内腔中设置有若干热辐射加热器B，以对真空室B内腔进行加热；真空室B内腔顶部设置有一公转工件盘B，该公转工件盘B在真空室B内呈中心对称分布，所述公转工件盘B通过一轴承B连接到真空室B外的驱动器B以进行可控公转；所述公转工件盘B上设置有定位机构B，该定位机构B用于安装工装盘B，工装盘B安装于定位机构B上时，工装盘B与公转工件盘B的中轴相对偏心；工装盘B用于放置镀膜元件；真空室B内腔设置有辅助离子源、溅射RF离子源、靶材，所述辅助离子源正对镀膜元件设置，用于向镀膜元件表面发射第一离子束，所述溅射RF离子源所发射的离子束轰击所述靶材所形成的溅射粒子束沉积到镀膜元件表面。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲云体，马平，彭东旭，卢忠文，吕亮，张明骁，邱服民，乔曌，
申请(专利权)人：成都精密光学工程研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51