CN110055507A - 一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置 - Google Patents

一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110055507A
CN110055507A CN201910370769.5A CN201910370769A CN110055507A CN 110055507 A CN110055507 A CN 110055507A CN 201910370769 A CN201910370769 A CN 201910370769A CN 110055507 A CN110055507 A CN 110055507A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vacuum chamber
vacuum
axis
chamber
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910370769.5A
Other languages
English (en)
Inventor
蒲云体
马平
彭东旭
卢忠文
吕亮
张明骁
邱服民
乔曌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER
Original Assignee
CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER filed Critical CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER
Priority to CN201910370769.5A priority Critical patent/CN110055507A/zh
Publication of CN110055507A publication Critical patent/CN110055507A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
本发明的发明目的在于：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。
本发明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在平面内运动；所述刻蚀RF离子源与工装盘轴线的相对倾角成40-60度。
刻蚀RF离子源可以对膜层进行平坦化处理，其可运动的设计可以提高平坦化处理效果，其角度的设计可以提高刻蚀速率以及减少薄膜表面污染。
进一步的，上述第四真空腔体的真空室D腔壁上正对镀膜元件开设有一窗口，该窗口外侧连接有一可视化观测系统。
窗口即可视化观测系统的设计可以从外部观察到薄膜缺陷状况，进而便于设计对薄膜平坦化处理的方案，以及便于对平坦化处理过程的精确控制。
进一步的，上述窗口开设于真空室D的底部。
窗口设计在真空室D底部，则不会受到离子束的影响。
进一步的，任一真空管道的结构均如下：真空管道包括一真空管，所述真空管两端分别设置有独立开关的真空阀，所述元件抓取转移机械手设置在所述真空管中部，所述元件抓取转移机械手包括主轴电机、伸缩机械臂和抓取机械手，所述主轴电机安装于所述真空管中部，其竖轴可旋转180度，所述伸缩机械臂一端连接所述主轴电机，另一端连接所述抓取机械手，所述伸缩机械臂具备X轴和Z轴两个方向的自由度，所述抓取机械手用于抓取或释放镀膜元件。
带独立开关的真空阀可以在其内机械臂工作过程中，对相邻真空腔进行良好隔离，伸缩机械臂两个自由度的设计使得抓取机械手可以到达真空腔内几乎所有位置，以准确对元件进行抓取和转移。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、与现有的镀膜方案相比，本发明装置将双离子束溅射镀膜装置和离子束辅助电子束蒸发装置镀膜的优点结合起来，有效的解决两种孤立镀膜装置的在镀膜技术中存在的问题。即通过本装置可以制备出应力低、附着力强、光学均匀性和高抗激光损伤性能、易制备大口径的薄膜。
2、本发明装置在整体镀膜过程中引入膜层缺陷检测与平坦化处理腔（即第四真空腔室），使整个装置具备了制备低缺陷薄膜的能力。该装置可以应用于超高功率和超高能量激光薄膜制备领域。
3、本装置各真空腔间相对隔离，工作上互不影响，使得所制备出的膜层纯净度高。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明装置结构示意图。
图2是本发明中元件抓取转移机械手的结构示意图。
图3是本发明装置所制备的薄膜的一个实施例。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其包括4个真空腔室：元件上下架腔室A、双离子束溅射镀膜腔室B、离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C、膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D。4个真空腔室间，依次通过3条真空管道连通，各真空管道中分别设置有结构相同的元件抓取转移机械手F、G、H，各元件抓取转移机械手将待镀膜元件在相邻两真空腔室内进行传递。
如图1所示，上述元件上下架腔室A的结构为：其包含一真空室A1，该真空室A1后侧下方设置有两台机械泵A2、A3，两台机械泵A2、A3分别通过一真空管A15、A16连接到真空室，两真空管A15、A16上分别设置有一真空阀A4、A5，两机械泵A2、A3工作以获得真空室A1前级真空10-2mbar；真空室A1后侧中下方直接连接有三台冷泵A12、A13、A14，三台冷泵A12、A13、A14呈扇形分布，三台冷泵A12、A13、A14工作以获得真空室A1高真空10-7mbar；真空室A1内腔中上部和中下部分别设置有3台热辐射加热器A6、A7、A8,A9、A10、A11，以保证整个腔室的温度分布的均匀性及对真空室A1加热的效果，六台热辐射加热器A6、A7、A8、A9、A10、A11工作以将真空腔从室温加热到300度，上述热辐射加热器A6、A7、A8、A9、A10、A11的设计可确保腔体内温差不超过5度，腔室内元件上下表面温度温差不超过1度；在真空室A1内腔顶部设置有公转工件盘A17，该公转工件盘A17在真空室A1内呈中心对称分布，该公转工件盘A17通过轴承连接到真空室外的电机进行可控公转，电机控制公转工件盘转速为30转/分，公转工件盘A17盘上成对称分布有限位柱A19、A20，在公转工件盘上安装有带定位挂钩3的工装盘2，工装盘2与公转工件盘A17的中轴成中心对称。镀膜元件A18平放于该工装盘2中。
如图1所示，元件上下架腔室A与双离子束溅射镀膜腔B通过真空管道F4连接，如图2所示，真空管道F4两端具有独立开关的真空阀F1、F5，真空管道F4中部设置有元件抓取转移机械手F，元件抓取转移机械手F由主轴电机16、伸缩机械臂F3和抓取机械手F2构成，主轴电机16安装于真空管道F4中部，其（主轴电机）竖轴可旋转180度，伸缩机械臂F3一端连接主轴电机16，另一端连接抓取机械手F2，伸缩机械臂F3具备X轴和Z轴两个方向上的运动自由度，抓取机械手可抓取或释放镀膜元件。伸缩机械臂F3包含X轴伸缩杆和Z轴伸缩杆，X轴伸缩杆一端连接主轴电机16，另一端连接Z轴伸缩杆的一端，Z轴伸缩杆的一端连接抓取机械手，X轴伸缩杆由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15构成，Z轴伸缩杆由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13构成。抓取机械手F2包括一抓臂，该抓臂成Y型，抓臂的底部连接于Z轴伸缩杆的端部；在抓臂的两侧分别设置有一抓取臂6、7和一电机8、9和一带定向导轨的螺纹丝杆10、11，电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制对应的抓取臂6、7夹紧或松开，在两抓取臂6、7的两相对面上，分别设置有一个受理感应器4、5。
元件抓取转移机械手F的工作流程如下：当真空管道F4两端的腔室（即元件上下架腔室A与双离子束溅射镀膜腔B与真空管道F4具有相同的真空环境及温度环境时，真空阀F1打开，元件抓取转移机械手F通过外接电信号控制伸缩机械臂F3。机械臂F3包含X轴和Z轴两个方向上的运动自由度，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂F3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手F2的抓取臂6、7分别位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上分别安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手F2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱A19、A20。控制伸缩机械臂F3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门F1，打开真空阀门F5，伸缩机械臂F3进行X轴延伸到双离子束溅射镀膜腔B中公转工件盘限位柱B22、B23下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱B23、B27。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂F3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门F5。
如图1所示，上述双离子束溅射镀膜腔室B的结构为：其包含一真空室B1，该真空室B1后侧下方设置有两台机械泵B2、B3，两台机械泵B2、B3分别通过一真空管B6、B7连接到真空室B1，两真空管B6、B7上分别设置有一真空阀B4、B5，两机械泵B2、B3工作以获得真空室B1前级真空10-2mbar；真空室B1后侧中下方直接连接有三台冷泵B20、B21、B22，三台冷泵B20、B21、B22呈扇形分布，三台冷泵B20、B21、B22工作以获得真空室B1高真空10-7mbar；真空室B1内腔中上部和中下部分别设置有3台热辐射加热器B14、B15、B16，B17、B18、B19，以保证整个腔室的温度分布的均匀性及对真空室B1加热的效果，六台热辐射加热器B14、B15、B16、B17、B18、B19工作以将真空腔从室温加热到300度，上述热辐射加热器B14、B15、B16、B17、B18、B19的设计可确保腔体内温差不超过5度，腔室内元件上下表面温度温差不超过1度；在真空室B1内腔顶部设置有公转工件盘B24，该公转工件盘B24在真空室B1内呈中心对称分布，该公转工件盘B24通过轴承连接到真空室B1外的电机进行可控公转，电机控制公转工件盘B24转速为30转/分，公转工件盘B24上成对称分布有两限位柱B23、B27，在公转工件盘B24上安装有带定位挂钩3的工装盘2，工装盘2与公转工件盘B24的中轴相对偏心，以保证镀膜过程中的膜层的均匀性，镀膜元件B25平放于该工装盘2中。真空室B1内底部设置有靶材B9，正对该靶材B9设置有溅射RF离子源B10，正对镀膜元件B25设置有辅助离子源B8。在镀膜元件B25和靶材B9之间，设置有一掩膜版B26。
溅射RF离子源B10的反应气体为氧气和氩气的混合气体，溅射RF离子源B10的放电室使混合气体有效电离，电离产生的离子由屏栅正电场聚焦、加速栅的负电场加速后，经中和器电子中和后形成束流B12轰击靶材B9。靶材溅射出溅射粒子束B13沉积到镀膜元件B25上形成薄膜。辅助离子源B8的反应气体为氧气和氩气的混合气体，其形成的辅助离子束B11不断轰击镀膜元件B25表面，通过动量转移，使沉积粒子获得较大的动能，达到清洗效果，以改善薄膜性能。镀膜过程中掩模板B26进一步对薄膜膜层均匀性进行修正。
如图1所示，双离子束溅射镀膜腔B与离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C通过真空管道G4连接。如图2所示，真空管道G4两端具有独立开关的真空阀G1、G5，真空管道G4中部设置有元件抓取转移机械手G，元件抓取转移机械手G由主轴电机16、伸缩机械臂G3和抓取机械手G2构成，主轴电机16安装于真空管道G4中部，其竖轴可旋转180度。伸缩机械臂G3一端连接主轴电机16，另一端连接抓取机械手G2。伸缩机械臂G3具备X轴和Z轴两个方向上的运动自由度，抓取机械手可抓取或释放镀膜元件。伸缩机械臂G3包含X轴伸缩杆和Z轴伸缩杆，X轴伸缩杆一端连接主轴电机16，另一端连接Z轴伸缩杆的一端，Z轴伸缩杆的一端连接抓取机械手，X轴伸缩杆由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15构成，Z轴伸缩杆由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13构成。抓取机械手G2包括一抓臂，该抓臂成Y型，抓臂的底部连接于Z轴伸缩杆的端部；在抓臂的两侧分别设置有一抓取臂6、7和一电机8、9和一带定向导轨的螺纹丝杆10、11，电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制对应的抓取臂6、7夹紧或松开，在两抓取臂6、7的两相对面上，分别设置有一个受理感应器4、5。
元件抓取转移机械手G的工作流程同元件抓取转移机械手F相同。
如图1所示，上述离子束辅助电子束蒸发镀膜腔室C的结构为：其包含一真空室C1，该真空室C1后侧下方设置有两台机械泵C2、C3，两台机械泵C2、C3分别通过一真空管C6、C7连接到真空室C1，两真空管C6、C7上分别设置有一真空阀C4、C5，两机械泵C2、C3工作以获得真空室C1前级真空10-2mbar；真空室C1后侧中下方直接连接有三台冷泵C18、C19、C20，三台冷泵C18、C19、C20呈扇形分布，三台冷泵C18、C19、C20工作以获得真空室C1高真空10-7mbar；真空室C1内腔中上部和中下部分别设置有3台热辐射加热器C12、C13、C14，C15、C16、C17，以保证整个腔室的温度分布的均匀性及对真空室C1加热的效果，六台热辐射加热器C12、C13、C14、C15、C16、C17工作以将真空腔从室温加热到300度，上述热辐射加热器C12、C13、C14、C15、C16、C17的设计可确保腔体内温差不超过5度，腔室内元件上下表面温度温差不超过1度；在真空室C1内腔顶部设置有公转工件盘C24，该公转工件盘C24在真空室C1内呈中心对称分布，该公转工件盘C24通过轴承连接到真空室C1外的电机进行可控公转，电机控制公转工件盘C24转速为60转/分，公转工件盘C24上成对称分布有限位柱C21、C22，在公转工件盘C24上安装有带定位挂钩3的工装盘2，工装盘2与公转工件盘C24的中轴相对偏心，以保证镀膜过程中的膜层的均匀性，镀膜元件C23平放于该工装盘2中。在真空室C1内腔底部，正对镀膜元件C23设置有两e型电子枪C8、C9和一RF辅助离子源C27，RF辅助离子源C27设置于真空室C1内腔底部中部，两e型电子枪C8、C9分布于RF辅助离子源C27两侧。在两e型电子枪C8、C9与镀膜元件C23之间，分别设置有一掩膜版C25、C26。
两e型电子枪C8、C9发射热电子经阴极与阳极间的高压电场加速形成电子束，由磁场使之偏转到达坩埚蒸发源材料表面，轰击蒸发材料形成粒子束C10、C11沉积到镀膜元件C23表面。在光学镀膜领域C10、C11一般是不同的两种镀膜材料，如C10代表高折射率材料和C11代表低折射率材料。RF辅助离子源C27的反应气体为氧气和氩气的混合气体。镀膜元件C23表面不断受到来自RF辅助离子源C27形成的辅助离子束C28轰击，通过动量转移，使沉积粒子获得较大的动能，改善薄膜性能。镀膜过程中两掩模板C25、C26进一步对膜层均匀性进行修正。
如图1所示，离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C与膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D通过真空管道H4连接。如图2所示，真空管道H4两端具有独立开关的真空阀H1、H5，真空管道H4中部设置有元件抓取转移机械手H，元件抓取转移机械手H由主轴电机16、伸缩机械臂H3和抓取机械手H2构成，主轴电机16安装于真空管道H4中部，其竖轴可旋转180度，伸缩机械臂H3一端连接主轴电机16，另一端连接抓取机械手H2。伸缩机械臂H3包含X轴伸缩杆和Z轴伸缩杆两个方向上的运动自由度，抓取机械手可抓取或释放镀膜元件。伸缩机械臂H3包含X轴伸缩杆和Z轴伸缩杆，X轴伸缩杆一端连接主轴电机16，另一端连接Z轴伸缩杆的一端，Z轴伸缩杆的一端连接抓取机械手，X轴伸缩杆由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15构成，Z轴伸缩杆由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13构成。抓取机械手H2包括一抓臂，该抓臂成Y型，抓臂的底部连接于Z轴伸缩杆的端部；在抓臂的两侧分别设置有一抓取臂6、7和一电机8、9和一带定向导轨的螺纹丝杆10、11，电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制对应的抓取臂6、7夹紧或松开，在两抓取臂6、7的两相对面上，分别设置有一个受理感应器4、5。
元件抓取转移机械手H的工作流程与元件抓取转移机械手F相同。
如图1所示，上述膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D的结构为：其包含一真空室D1，该真空室D1后侧下方设置有两台机械泵D2、D3，两台机械泵D2、D3分别通过一真空管D6、D7连接到真空室D1，两真空管D6、D7上分别设置有一真空阀D4、D5，两机械泵D2、D3工作以获得真空室D1前级真空10-2mbar；真空室D1后侧中下方直接连接有三台冷泵D18、D19、D20，三台冷泵D18、D19、D20呈扇形分布，三台冷泵D18、D19、D20工作以获得真空室D1高真空10-7mbar；真空室D1内腔中上部和中下部分别设置有3台热辐射加热器D12、D13、D14，D15、D16、D17，以保证整个腔室的温度分布的均匀性及对真空室D1加热的效果，六台热辐射加热器D12、D13、D14、D15、D16、D17工作以将真空腔从室温加热到300度，上述热辐射加热器D12、D13、D14、D15、D16、D17的设计可确保腔体内温差不超过5度，腔室内元件上下表面温度温差不超过1度；在真空室D1内腔顶部设置有公转工件盘D25，该公转工件盘D25在真空室D1内呈中心对称分布，该公转工件盘D25通过轴承连接到真空室D1外的电机进行可控公转，电机控制公转工件盘D25转速为60转/分，公转工件盘D25上成对称分布有限位柱D22、D23，在公转工件盘D25上安装有带定位挂钩3的工装盘2，工装盘2与公转工件盘D25的中轴相对偏心，以保证镀膜过程中的膜层的均匀性，镀膜元件D24平放于该工装盘2中。在真空室D1内腔底部设置有工作平台D8，在该工作平台D8上设置有二维运动机构，在该二维运动机构上安装有刻蚀RF离子源D9，刻蚀RF离子源D9在二维运动机构带动下，可在二维方向（X轴、Y轴）上自由运动，进一步保证刻蚀膜面的去除均匀性。刻蚀RF离子源D9与工装盘2轴线的相对倾角ａ为40度-60度，以提高刻蚀速率以及减少薄膜表面污染。在真空室D1腔壁上开设有观察窗口D11，该观察窗口D11处连接有可视化观测系统D10。
用于薄膜缺陷平坦化的刻蚀RF离子源D9的反应气体为氧气和氩气的混合气体，离子源放电室使混合气体有效电离，电离产生的离子由屏栅正电场聚焦、加速栅的负电场加速后，经内置中和器电子中和后形成刻蚀束流D21刻蚀镀膜元件D24。平坦化过程中利用外置可视化缺陷观测系统D10从观察窗口D11对膜层表面缺陷状况进行实时观测。
本实施例的工装盘均对应于同一工装盘，镀膜元件均对应于同一镀膜元件。
实施例二
如图1-3所示，基于上述实施例，本实施例以激光光学薄膜多层膜为例，镀膜元件J1口径为米级方形或圆形等，元件材料为熔石英、K9、轻质SiC等常用光学材料。常见的典型低折射率材料为氧化硅等；常见的典型高折射率材料为铪及其氧化物、钽及其氧化物等。在本实例中待镀元件取为K9，低折射率材料取SiO2，高折射率材料取Hf。
在元件上下架腔室A中，待镀膜元件J1平放在带定位挂钩3的工装盘2中，安装在带有对称限位柱A19、A20的公转工件盘上。元件上下架腔室A通过位于镀膜机后侧下方两台机械泵A2、A3及位于镀膜机腔室后侧中上方呈扇形分布三台冷泵A12、A13、A14获得高真空，通过位于真空室A1内腔的中下部3台A6、A7、A8及中上部3台A9、A10、A11热辐射加热器对待镀膜元件进行梯度加热到镀膜温度，整个腔体温度温度差不超过5度，元件上下表面温度差不超过1度。
双离子束溅射镀膜腔B及真空管道F4通过位于镀膜机后侧下方两台机械泵B2、B3及位于镀膜机腔室后侧中上方呈扇形分布三台冷泵B20、B21、B22获得与腔室A相同真空度，通过位于真空室内腔的中下部3台热辐射加热器B14、B15、B16及中上部3台热辐射加热器B17、B18、B19加热到与A腔相同温度。当元件上下架腔室A与双离子束溅射镀膜腔B、真空管道F4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门F1，元件抓取转移机械手F通过外接电信号控制伸缩机械臂F3。机械臂F3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂F3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手F2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手F2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱A19、A20。控制伸缩机械臂F3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门F1，打开真空阀门F5，伸缩机械臂F3进行X轴延伸到双离子束溅射镀膜腔B中公转工件盘限位柱B22、B23下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱B23、B27。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂F3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门F5。预先通过双离子束溅射镀膜腔B中的辅助离子源B8对待镀膜元件J1镀膜表面进行离子束清洗，增强薄膜附着力。溅射RF离子源B10的反应气体为氧气和氩气的混合气体，离子源放电室的使混合气体有效电离，电离产生的离子由屏栅正电场聚焦、加速栅的负电场加速后，经中和器电子中和后形成束流B12轰击硅靶材B9。靶材被溅射出的硅离子与镀膜腔体B1中的氧气反应形成氧化硅沉积到待镀膜元件J1上形成一定厚度的低折射率SiO2膜层J2。镀膜过程中掩模板B26进一步对膜层均匀性进行修正。
离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C及真空管道G4通过位于镀膜机后侧下方两台机械泵C2、C3及位于镀膜机腔室后侧中上方呈扇形分布三台冷泵C18、C19、C20获得与B腔相同真空度，通过位于真空室内腔的中下部3台C12、C13、C14及中上部3台C15、C16、C17热辐射加热器到与B腔相同温度。当双离子束溅射镀膜腔B与离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C、真空管道G4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门G1，元件抓取转移机械手G通过外接电信号控制伸缩机械臂G3。机械臂G3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂F3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手F2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手G2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱B23、B27。控制伸缩机械臂G3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门G1，打开真空阀门G5，伸缩机械臂G3进行X轴延伸到离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C中公转工件盘限位柱C21、C22下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱C21、C22。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂G3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门G5。通过离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C中的e型电子枪C9发射热电子经阴极与阳极间的高压电场加速形成电子束，由磁场使之偏转到达坩埚蒸发源材料表面，轰击金属铪蒸发材料形成的铪离子与镀膜腔室C1中的氧气形成氧化铪粒子束C11沉积到镀膜元件SiO2膜层表面形成一定厚度的高折射率HfO2膜层J3。HfO2膜层沉积过程中表面不断受到来自辅助离子源C27形成的离子束C28轰击，改善薄膜性能。镀膜过程中掩模板C26进一步对膜层均匀性进行修正。
膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D及真空管道H4通过位于镀膜机后侧下方两台机械泵D2、D3及位于镀膜机腔室后侧中上方呈扇形分布三台冷泵D18、D19、D20获得与B腔相同真空度，通过位于真空室内腔的中下部3台D12、D13、D14及中上部3台D15、D16、D17热辐射加热器到与C腔相同温度。当膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D与离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C、真空管道H4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门H1，元件抓取转移机械手H通过外接电信号控制伸缩机械臂H3。机械臂H3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂H3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手H2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手H2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱C21、C22。控制伸缩机械臂H3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门H1，打开真空阀门H5，伸缩机械臂H3进行X轴延伸到膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D中公转工件盘限位柱D22、D23下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱D22、D23。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂H3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门H5。刻蚀RF离子源D9与工装盘2轴线的相对倾角ａ为50度，以提高刻蚀速率以及减少薄膜表面污染。用于薄膜缺陷平坦化的刻蚀RF离子源D9的反应气体为氧气和氩气的混合气体，离子源放电室的使混合气体有效电离，电离产生的离子由屏栅正电场聚焦、加速栅的负电场加速后，经内置中和器电子中和后形成束流D21对HfO2膜层J3进行缺陷检测与平坦化处理，刻蚀深度通过刻蚀速率与时间计算。平坦化过程中利用外置可视化观测系统D10从观察窗口D11对膜层表面缺陷状况进行实时观测。以上制备工艺中，每层膜层制备完成后均可以根据需要进行膜层缺陷检测与平坦化处理。膜层缺陷检测与平坦化处理完成后。当膜层缺陷检测与平坦化处理腔室D与离子束辅助电子束蒸发镀膜腔室C、真空管道H4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门H5，元件抓取转移机械手H通过外接电信号控制伸缩机械臂H3。机械臂H3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂H3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手H2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手H2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱D22、D23。控制伸缩机械臂H3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门H1，打开真空阀门H5，伸缩机械臂H3进行X轴延伸到离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C中公转工件盘限位柱C21、C22下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱1。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂H3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门H1。
镀膜元件在离子束辅助电子束蒸发镀膜腔室C完成进一步薄膜的制备，通过离子束辅助电子束蒸发镀膜技术根据光谱需求完成低折射率SiO2膜层J4与高折射率HfO2膜层J5的交替镀膜，e型电子枪C8、C9发射热电子经阴极与阳极间的高压电场加速形成电子束，由磁场使之偏转到达坩埚蒸发源材料表面，交替轰击蒸发材料形成粒子束SiO2、HfO2沉积到膜层J3表面。膜层J4、J5表面不断受到来自辅助离子源C27形成的离子束C28轰击，通过动量转移，使沉积粒子获得较大的动能，改善薄膜性能。镀膜过程中掩模板C25、C26进一步对膜层均匀性进行修正。
镀膜元件完成离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C的镀膜任务后，当双离子束溅射镀膜腔B与离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C、真空管道G4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门G4，元件抓取转移机械手G通过外接电信号控制伸缩机械臂G3。机械臂G3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂F3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手F2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手G2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱C21、C22。控制伸缩机械臂G3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门G1，打开真空阀门G5，伸缩机械臂G3进行X轴延伸到离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C中公转工件盘限位柱C21、C22下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱B23、B27。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂G3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门G1。镀膜元件回到双离子束溅射镀膜腔B完成保护膜层J6镀制，以提高薄膜的环境适应性并且对薄膜的整体性能进行提升。保护层为SiO2膜或HfO2膜或SiO2和HfO2的交替多层膜。
镀膜元件完成离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C的镀膜任务后，当双离子束溅射镀膜腔B与离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C、真空管道G4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门G4，元件抓取转移机械手G通过外接电信号控制伸缩机械臂G3。机械臂G3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂F3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手F2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手G2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱C21、C22。控制伸缩机械臂G3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门G1，打开真空阀门G5，伸缩机械臂G3进行X轴延伸到离子束辅助电子束蒸发镀膜腔C中公转工件盘限位柱C21、C22下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱B23、B27。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂G3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门G1。镀膜元件回到双离子束溅射镀膜腔B完成最后一层SiO2膜层J6镀制，以提高薄膜的环境适应性并且对薄膜的整体性能进行提升。这里并不局限于SiO2膜层也可以是HfO2膜层，也不仅局限于最后一层，也可以根据工艺需要完成最后几层膜的镀膜。
完成所有镀膜任务后，当元件上下架腔室A与双离子束溅射镀膜腔B、真空管道F4具有相同的真空环境及温度环境时，打开真空阀门F5，元件抓取转移机械手F通过外接电信号控制伸缩机械臂F3。机械臂F3包含X轴和Z轴方向上的运动，X轴伸缩由螺纹丝杆14及X轴定向导轨15控制，Z轴伸缩由螺纹丝杆12及Z轴定向导轨13控制。通过数控编码器对公转工件盘、工装盘相对机械手位置进行事先定位。伸缩机械臂F3进行X轴延伸到达元件对应下方，通过Z轴运动使抓取机械手F2的抓取臂6、7位于工装盘2两侧，抓取臂6、7上安装有受力感应器4、5。电机8、9通过带定向导轨的螺纹丝杆10、11控制抓取臂6、7的夹紧，受力感应器4、5控制抓取力。抓取机械手F2抓紧工装盘后，通过机械臂Z轴定量伸长使工装盘挂钩3向上抬起脱离限位柱1后，通过机械臂X轴定量延伸使工装盘挂钩3移出限位柱B23、B27。控制伸缩机械臂F3的Z轴和X轴归零，通过主轴电机16进行180度旋转。关闭真空阀门F1，打开真空阀门F5，伸缩机械臂F3进行X轴延伸到双离子束溅射镀膜腔B中公转工件盘限位柱B22、B23下方后，进行Z轴延伸使工装盘挂钩位于公转工盘限位柱相对于挂钩正向旁侧，通过机械臂X轴定量延伸使限位柱1位于工装盘挂钩3内后，通过机械臂Z轴定量收缩使工装盘挂钩3完全挂住限位柱A19、A20。松开抓取臂6、7，控制伸缩机械臂F3的Z轴和X轴归零。关闭真空阀门F1。元件上下架腔室A进行自然降温，当温度降为室温后，向其真空室放气至与大气压平衡后，打开真空室取出镀膜元件。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

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1-3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。
7.如权利要求6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，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。
8.如权利要求1-3、7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在平面内运动；所述刻蚀RF离子源与工装盘轴线的相对倾角成40-60度。
9.如权利要求8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，所述第四真空腔体的真空室D腔壁上正对镀膜元件开设有一窗口，该窗口外侧连接有一可视化观测系统。
10.如权利要求1-3、7、9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，任一真空管道的结构均如下：真空管道包括一真空管，所述真空管两端分别设置有独立开关的真空阀，所述元件抓取转移机械手设置在所述真空管中部，所述元件抓取转移机械手包括主轴电机、伸缩机械臂和抓取机械手，所述主轴电机安装于所述真空管中部，其竖轴可旋转180度，所述伸缩机械臂一端连接所述主轴电机，另一端连接所述抓取机械手，所述伸缩机械臂具备X轴和Z轴两个方向的自由度，所述抓取机械手用于抓取或释放镀膜元件。
CN201910370769.5A 2019-05-06 2019-05-06 一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置 Pending CN110055507A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910370769.5A CN110055507A (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910370769.5A CN110055507A (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110055507A true CN110055507A (zh) 2019-07-26

Family

ID=67322235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910370769.5A Pending CN110055507A (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110055507A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110438466A (zh) * 2019-08-30 2019-11-12 深圳市超为龙科技有限公司 一种高效智能连续式真空镀膜设备
CN113879846A (zh) * 2021-08-30 2022-01-04 华研芯测半导体(苏州)有限公司 一种内置传送机构的级联真空腔装置及传送方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201990718U (zh) * 2011-02-28 2011-09-28 宏濑科技股份有限公司 蒸镀机及其面板检测装置
KR20120061013A (ko) * 2010-11-03 2012-06-12 최용락 리니어 ｃｖｄ 소스 및 전자빔 스퍼터를 이용한 입체상 중합체의 금속박막 형성장치 및 형성방법
CN205803589U (zh) * 2016-07-19 2016-12-14 成都中科唯实仪器有限责任公司 一种双室磁控溅射电子束镀膜机
CN107058947A (zh) * 2016-11-09 2017-08-18 上海交通大学 用于制备燃料电池金属双极板非晶碳膜磁控溅射连续线
CN206646159U (zh) * 2017-03-08 2017-11-17 中国南玻集团股份有限公司 可调平面阴极机构及真空镀膜装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120061013A (ko) * 2010-11-03 2012-06-12 최용락 리니어 ｃｖｄ 소스 및 전자빔 스퍼터를 이용한 입체상 중합체의 금속박막 형성장치 및 형성방법
CN201990718U (zh) * 2011-02-28 2011-09-28 宏濑科技股份有限公司 蒸镀机及其面板检测装置
CN205803589U (zh) * 2016-07-19 2016-12-14 成都中科唯实仪器有限责任公司 一种双室磁控溅射电子束镀膜机
CN107058947A (zh) * 2016-11-09 2017-08-18 上海交通大学 用于制备燃料电池金属双极板非晶碳膜磁控溅射连续线
CN206646159U (zh) * 2017-03-08 2017-11-17 中国南玻集团股份有限公司 可调平面阴极机构及真空镀膜装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110438466A (zh) * 2019-08-30 2019-11-12 深圳市超为龙科技有限公司 一种高效智能连续式真空镀膜设备
CN113879846A (zh) * 2021-08-30 2022-01-04 华研芯测半导体(苏州)有限公司 一种内置传送机构的级联真空腔装置及传送方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109913840A (zh) 应用于多腔体镀膜装置的机械手及多腔体镀膜装置
CN110079778A (zh) 低缺陷薄膜制备方法及其制品
CN110055507A (zh) 一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置
US4142958A (en) Method for fabricating multi-layer optical films
US6031239A (en) Filtered cathodic arc source
USRE32849E (en) Method for fabricating multi-layer optical films
JP4727813B2 (ja) マグネトロン・スパッタリングにより堆積される光学層を有する有機基体およびそれを製造する方法
JP5116812B2 (ja) 成膜方法及び撥油性基材
WO1997037051A1 (fr) Procede de fabrication d'un substrat a couche mince et dispositif de fabrication
JP2004157497A (ja) 光学用反射防止膜及びその成膜方法
JPH024967A (ja) 薄膜形成装置及び方法
CN101634012B (zh) 一种用于表面防护的离子束辅助磁控溅射沉积方法
JP4753973B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
JP4713461B2 (ja) アルミニウム及びアルミニウム酸化物の少なくとも一方を有し、ルチル構造を具えるチタン酸化物透明被膜
CN213388868U (zh) 红外光学薄膜镀膜机
US5849370A (en) Method for producing low scatter, low loss, environmentally stable dielectric coatings
CN1459515A (zh) 多离子束共溅射淀积纳米膜装置
CN107022742A (zh) 一种极高靶材利用率的镀膜设备
CN106555160B (zh) 成膜装置及层叠体
EP2360290A1 (en) Method for producing an ITO layer and sputtering system
CN2399400Y (zh) 离子束溅射镀膜机
CN211689213U (zh) 一种多功能纳米真空镀膜仪
CN110885969A (zh) 一种减少摄像模组点子缺陷的cvd制备方法及其产物
CN110885972A (zh) 一种消除摄像模组点子缺陷的ald制备方法及其产物
Hershcovitch et al. Novel techniques and devices for in-situ film coatings of long, small diameter tubes or elliptical and other surface contours

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination