多蒸發源鍍膜裝置的制作方法

本實用新型涉及真空鍍膜技術領域，尤其是一種多蒸發源鍍膜裝置。

背景技術：

在真空鍍膜技術領域，往往需要將多種膜料進行同時鍍膜以制備具有特定光學、電學等物理特性的功能薄膜。比如，在光學薄膜制備過程中，為了得到中間折射率的膜層，可以將高折射率材料（如 Ta₂O₅、Nb₂O₅和ZrO₂）和低折射率材料（如SiO₂和MgF₂）同時蒸鍍來得到所需折射率的材料。對于不同的膜料，其熔點和導電性等往往不同，因此，需要將不同膜料分別置于不同的坩堝，并采用不同的蒸發條件同時鍍膜。在這種情況下，如何實時地監測和控制不同膜料的蒸發速率是能否得到理想的多組分薄膜所需要解決的技術問題。很多情況下，技術人員采用調節不同蒸發源鍍膜參數的方法，通過多次試驗來確定理想的工藝條件。但上述經驗性方法具有較大的盲目性，不滿足可控和節約的鍍膜要求；同時也無法對鍍膜過程中各種膜料的蒸發速率進行實時監控和調節。

技術實現要素：

本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足，提供了多蒸發源鍍膜裝置，通過膜厚檢測儀對膜料的蒸發速率和蒸發角進行實時地精確監控，實現多蒸發源同時鍍膜，提高了多組分膜層的鍍膜精度。

本實用新型目的實現由以下技術方案完成：

一種多蒸發源鍍膜裝置，所述裝置包括一真空鍍膜室，所述真空鍍膜室內固定設置有工件傘架，所述工件傘架上承載有若干鍍膜基片，所述工件傘架下方設置有至少兩個蒸發源，其特征在于：在所述真空鍍膜室內設置有多個膜厚控制儀，其中一個所述膜厚控制儀設置在所述工件傘架的中心位置用于監控所述鍍膜基片上的鍍膜速率，其余的所述膜厚控制儀與所述蒸發源構成一一對應以分別監控和調節每個所述蒸發源的蒸發速率。

與所述蒸發源構成一一對應的所述膜厚控制儀由膜厚控制探頭、角度調節機構、安裝法蘭、位置控制機構和信號發生器構成，其中所述膜厚控制探頭朝向所述蒸發源，所述角度調節機構連接控制所述膜厚控制探頭轉動，所述安裝法蘭用于將所述膜厚控制儀固定安裝到所述真空鍍膜室上，所述位置控制機構用于控制所述膜厚控制探頭中的多個探頭單元的轉動，所述信號發生器與所述膜厚控制探頭相連接以激發所述探頭單元。

本實用新型的優點是：實現多蒸發源同時鍍膜，精確控制蒸發源的鍍膜速率和蒸發角；裝置結構簡單合理，使用方便，自動化程度高，所鍍的多組分膜層均勻性好，質量高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型中膜厚控制儀的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

如圖1-2所示，圖中標記1-17分別表示為：真空鍍膜室1、第一蒸發源2、第二蒸發源3，第一擋板4、第二擋板5、第一膜厚控制儀6、第二膜厚控制儀7、第三膜厚控制儀8、工件傘架9、鍍膜基片10、離子源11、膜厚修正板12、膜厚控制探頭13、角度調節機構14、安裝法蘭15、位置控制機構16、振蕩包17。

實施例：如圖1所示，本實施例中的多蒸發源鍍膜裝置包括一真空鍍膜室1，真空鍍膜室1的內部腔室作為鍍膜的空間。以兩個蒸發源為例，在真空鍍膜室1的底部分別設置有第一蒸發源2和第二蒸發源3，在鍍膜時，在第一蒸發源2和第二蒸發源3內分別放入不同的膜料以蒸鍍多組分膜層。在第一蒸發源2和第二蒸發源3的上方分別設置有第一擋板4和第二擋板5，第一擋板4和第二擋板5上分別設置有開口，開口滿足只允許從蒸發源發射的部分蒸發角度的膜料分子從開口通過的要求，同時，經過開口的膜料分子至少能夠覆蓋整個工件傘架9，即第一擋板4和第二擋板5分別用于控制第一蒸發源2和第二蒸發源3的蒸發角，與沒有開口的情形相比較，兩個蒸發源的膜料發射角經過各自開口調節后，兩個膜料發射角存在較大的不重疊區域。

在真空鍍膜室1的頂部設置有工件傘架9，若干鍍膜基片10均勻承載在工件傘架9上。工件傘架9于使用時由一轉動機構驅動，使其在真空鍍膜室1內轉動，從而使膜料均勻蒸鍍在若干鍍膜基片10的表面。

為了滿足鍍膜的均一性要求，在第一蒸發源2、第二蒸發源3與工件傘架9之間設置有兩塊膜厚修正板12，兩塊膜厚修正板12的一側端部分別連接固定在真空鍍膜室1的內壁上。膜厚修正板12用于遮擋部分膜料分子，從而使整個工件傘架9上的鍍膜基片10的膜層均一。在第一蒸發源2和第二蒸發源3之間設置輔助蒸發的離子源11，離子源11固定設置在真空鍍膜室1的底部。

在真空鍍膜室1的兩側分別固定設置有第一膜厚控制儀6和第二膜厚控制儀7，第一膜厚控制儀6和第二膜厚控制儀7的設置位置分別與第一蒸發源2和第二蒸發源3的位置相對應，即第一膜厚控制儀6位于第一蒸發源2的膜料分子能夠到達的位置，第二膜厚控制儀7位于第二蒸發源3的膜料分子能夠達到的位置，從而使第一膜厚控制儀6和第二膜厚控制儀7可分別監控和調節第一蒸發源或第二蒸發源的蒸發速率。

第三膜厚控制儀8設置于工件傘架9的中心位置，用于監控第一蒸發源2和第二蒸發源3的共同蒸發速率，即所需的多組分膜層的鍍膜速率。第三膜厚控制儀8的探頭垂直向下。

本實施例中第一膜厚控制儀6和第二膜厚控制儀7的結構相同。如圖2所示，第一、第二膜厚控制儀由膜厚控制探頭13、角度調節機構14、安裝法蘭15、位置控制機構16和振蕩包17組成。膜厚控制探頭13接受膜料分子入射，從而探測從蒸發源蒸發出的膜料分子的鍍膜速率和鍍膜厚度；當改變膜料分子進入探頭的入射角度且其他條件不變的情況時，膜厚控制探頭13所探測到的鍍膜速率和鍍膜厚度會發生變化。角度調節機構14與膜厚控制探頭13相連接并控制其轉動，從而改變膜料分子進入膜厚控制探頭13的入射角度。安裝法蘭15用于將裝置整體固定安裝在真空鍍膜室1的特定位置。位置控制機構16用于連接控制膜厚控制探頭13中的多個探頭單元的轉動，在很多情況下，膜厚控制探頭13中的探頭單元為多點設置，即通過位置控制機構16允許多個探頭單元分別進行膜厚監控，從而保證監控精度。作為信號發生器的振蕩包17用于引起設置在膜厚控制探頭13內的作為探頭單元的石英晶振片以特定頻率振動。本實施例中的第三膜厚控制儀8由于只需要保證其膜厚控制探頭13始終朝向工件傘架9，因此無需設置角度調節機構14。

本實施例中在鍍膜時采用兩種不同膜料共同蒸發以在鍍膜基片10上形成包含兩種組分的膜層。在鍍膜時，具有如下鍍膜方法：

1）將第一種膜料放入第一蒸發源2，然后開始鍍膜過程，設置不同蒸發速率和不同的膜厚控制探頭13的入射角度，通過第一膜厚控制儀6和第三膜厚控制儀8分別測量第一蒸發源2的鍍膜速率及兩個鍍膜速率之間的比值系列R1。

2）將第二種膜料放入第二蒸發源3，然后開始鍍膜過程，設置不同蒸發速率和不同的膜厚控制探頭13的入射角度，通過第二膜厚控制儀7和第三膜厚控制儀8分別測量第二蒸發源3的鍍膜速率及兩個鍍膜速率之間的比值的系列R2。

3）選擇共同蒸發的第一種膜料和第二種膜料形成的多組分膜層所需的第一蒸發源2和第二蒸發源3在位于工件傘架中心處的第三膜厚控制儀8的鍍膜速率R31和R32；此步驟中的“選擇”指的是根據多組分膜層的化學配比計算R31和R32的之間的比例，根據工藝需要選擇R31和R32的具體數值。

4）利用已經測量得到的每種膜料的蒸發源的鍍膜速率與位于工件傘架中心處的膜厚控制儀的鍍膜速率的比值，從中選擇一組R1和R2，計算在滿足鍍膜速率R31和R32條件下，每種膜料的蒸發源的在其所對應的膜厚控制儀上的鍍膜速率R1^/和 R2^/，其中，R1^/= R31*R1和 R2^/ =R32*R2，并記錄R1和R2所對應的膜厚控制儀的入射角度A10和A20。

5）通過角度調節機構14調節膜厚控制探頭13的入射角度為A10和A20，將 R1^/和 R2^/ 分別設置到第一膜厚控制儀6和第二膜厚控制儀7，第一膜厚控制儀7和第二膜厚控制儀7便可根據鍍膜速率R1^/和 R2^/分別控制第一蒸發源2和第二蒸發源3的蒸發速率。在第三膜厚控制儀8設置所需多組分膜層的鍍膜厚度。調節膜厚控制探頭13的目的是為了避免膜料分子入射角度的不同對于其鍍膜速率測量的影響，提高了鍍膜速率的測量精度，從而進一步提高了鍍膜速率的控制精度。

6）將第一種膜料放入第一蒸發源2，將第二種膜料放入第二蒸發源3，開始共蒸過程直至第三膜厚控制儀8測得的多組分膜層的鍍膜厚度已經達到要求。

7）鍍膜過程中可以利用離子源11進行輔助鍍膜。

8）可以利用膜厚修正板12實現膜層在整個工件傘架9上均勻分布。

這樣一來，通過對于膜料蒸發角的選擇性遮擋和膜厚監測系統的合理配置實現精確控制多蒸發源同時鍍膜的目的。

本實施例在具體實施時：蒸發源的數量可根據實際需要而定，當需要在鍍膜基片10上鍍包含兩種以上組分的多組分膜層時，在真空鍍膜室1內設置與組分數量相對應的蒸發源，同時也相應設置與蒸發源數量相對應的膜厚控制儀、擋板、膜厚修正板等一系列部件；而對于每種膜料的鍍膜速率的控制，均可由與其對應設置的膜厚控制儀監控和調節。

各膜厚控制儀可連接至一微機或控制器等進行自動化控制，從而實現鍍膜過程中對多蒸發源的實時監控、調節，從而提高多組分膜層的鍍膜質量。

本實施例中的膜厚控制儀為石英晶體膜厚控制儀，而當膜厚控制儀為光學膜厚控制儀時，振蕩包17替換為光源，而探頭單元為光學監控玻璃。

雖然以上實施例已經參照附圖對本實用新型目的的構思和實施例做了詳細說明，但本領域普通技術人員可以認識到，在沒有脫離權利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對本實用新型作出各種改進和變換，如：真空鍍膜室1內的布局，各輔助功能部件（如擋板5、膜厚修正板12等）的具體結構、大小等，故在此不一一贅述。