CN117467958A - 一种用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其包括第一拓展部件，光学元件具有待沉积面，光学元件的待沉积面的外侧边缘为连续的第一边缘，第一拓展部件贴近第一边缘设置，第一拓展部件靠近第一边缘的一侧的边缘的形状与第一边缘的形状相适应，第一拓展部件具有与待沉积面齐平的延伸面，以使沉积面无突变的边界；第一拓展部件设置，可以防止光学元件的沉积面出现边界突变的问题，可以实现对于溅射阴极沉积工艺气氛环境的调节，稳定沉积过程中所有待沉积区域的气氛环境分布一致性，可以实现对于溅射阴极沉积工艺过程中辉光放电在待沉积元件边缘的一致性，避免溅射沉积过程中离子源因为工艺气氛分布差异造成的影响。
Description
技术领域
本发明涉及大口径光学元件镀膜的技术领域，特别涉及一种用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置。
背景技术
大口径光学薄膜沉积过程中需要着重解决薄膜沉积的性能一致性问题，一致性可以分为两个方向来看：一个是沉积的厚度均匀性；另外一个就是沉积性能的一致性。前者直接影响着镀膜后光学元件的面形指标，后者影响着最终获得镜面光谱性能以及其环境性能，进而将影响到整个光学系统的性能和稳定性，在大口径碳化硅元件表面改性层的镀制过程中还将影响到膜层沉积的物理性能，从而影响到改性后的大口径碳化硅元件的抛光性能。
磁控溅射沉积技术是目前国际和国内实现高性能大口径薄膜沉积的重要技术路径，在磁控溅射镀制过程中，沉积膜层的性能受到磁控溅射工艺过程的气压、磁控溅射过程阴极辉光放电过程的稳定性影响非常大，然而大口径光学元件的沉积过程中镜体存在边界，在边界位置上，磁控溅射的工艺气体分布会出现与其他位置的气体分布的巨大差异，溅射阴极的辉光放电也会因为边界问题从而导致边界位置处电位关系的突变从而导致出现与镜面其他位置的巨大差异。
以上差异将直接影响到大口径光学元件的薄膜沉积一致性，该差异问题中，膜层厚度的一致性可以通过均匀性修正板等方法进行修正，但是因为工艺气氛环境以及辉光放电带来的膜层性能差异难以补偿，从而导致在大口径光学元件口径范围内出现膜层性能的差异性变化，进而影响到光学元件最终的膜层光学性能，也同样会影响到碳化硅改性层的可抛光性能一致性。
发明内容
本发明针对基于磁控溅射沉积技术的大口径光学薄膜沉积过程，提出一种用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，通过该辅助装置，可以实现调节稳定沉积过程中工艺气体和磁控溅射阴极辉光变化分布的总用，最终实现提高大口径光学薄膜的沉积一致性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其包括：第一拓展部件，光学元件具有待沉积面，光学元件的待沉积面的外侧边缘为连续的第一边缘，第一拓展部件贴近第一边缘设置，第一拓展部件靠近第一边缘的一侧的边缘的形状与第一边缘的形状相适应，第一拓展部件具有与待沉积面齐平的延伸面，以使沉积面无突变的边界。
进一步，待沉积面与延伸面构成待沉积区域，待沉积面的面积小于外界辐照部件向其作用的投影面积，待沉积区域的面积大于外界辐照部件向待沉积面作用的投影面积。
进一步，第一拓展部件与光学元件之间的距离小于10mm。
进一步，还包括第二拓展部件，光学元件的待沉积面具有连续的第二边缘，第二拓展部件贴近第二边缘设置，第二拓展部件靠近第二边缘的一侧的边缘的形状与第二边缘的形状相适应，第二拓展部件具有与待沉积面齐平的延伸面。
进一步，第二拓展部件与光学元件之间的距离小于10mm。
进一步，第一拓展部件远离光学元件的边缘与光学元件之间的距离为200mm以上。
进一步，当光学元件平面投影外形为圆形时，第一拓展部件与外界辐照部件相对固定，第一拓展部件与光学元件可相对转动。
进一步，当光学元件平面投影外形为矩形时，第一拓展部件围绕光学元件设置且与光学元件相对固定。
进一步，第一拓展部件固定设置，光学元件可绕其圆心进行周向旋转。
进一步，第一拓展部件固定设置在光学元件上，光学元件具有旋转轴线并可绕其旋转轴线进行旋转，第一拓展部件可被光学元件带动进行旋转。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一拓展部件设置，可以防止光学元件的沉积面出现边界突变的问题，可以实现对于溅射阴极沉积工艺气氛环境的调节，稳定沉积过程中所有待沉积区域的气氛环境分布一致性，可以实现对于溅射阴极沉积工艺过程中辉光放电在待沉积元件边缘的一致性，避免溅射沉积过程中离子源因为工艺气氛分布差异造成的影响。
附图说明
图1是本申请提供的光学元件为圆形状态下的示意图。
图2是本申请提供的光学元件为圆形状态下的剖视图。
图3是本申请提供的光学元件为矩形状态下的示意图。
图4是本申请提供的光学元件为矩形状态下的剖视图。
附图标记说明如下：1、光学元件；2、辐照部件；3、第一拓展部件；4、第二拓展部件。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明所述的技术方案是需要根据待沉积的光学元件1的形状制作对应的专用沉积辅助装置，通过该沉积辅助装置的设置使整个光学元件1的待沉积面的范围在原来的基础上进行延伸和扩大，使得延伸和扩大后待沉积面的边界远离待沉积光学元件1的边缘，延伸和扩大后的待沉积面的范围要大于辐照部件2在工作过程中所能投影达到的范围。
辐照部件2为磁控溅射阴极以及用于清洗或者辅助的离子源。
请参阅图1-4，为本实施例提供的一种用于大口径光学元件1的磁控溅射技术的辅助装置，包括第一拓展部件3，光学元件1具有待沉积面，光学元件1的待沉积面的外侧边缘为连续的第一边缘，第一拓展部件3贴近第一边缘设置，第一拓展部件3靠近第一边缘的一侧的边缘的形状与第一边缘的形状相适应，第一拓展部件3具有与待沉积面齐平的延伸面，以使沉积面无突变的边界。
本方案的拓展部件1、4，其形状根据所需待沉积光学元件1的形状决定。
进一步，上述待沉积面与拓展部件1、4的延伸面构成待沉积区域，待沉积面（未经延伸和扩大的）的面积小于辐照部件2向其作用的投影面积，待沉积区域的面积大于辐照部件2向待沉积面作用的投影面积。
本方案中待沉积的光学元件1，包含圆形的、矩形的光学元件1或其他形状的光学元件1，可以是中心有孔的，也可以是中心无孔的光学元件1。
当光学元件1为中心有孔的光学元件1时，除了第一边缘外，光学元件1的中心孔处还具有连续的第二边缘，相应的，为了防止沉积面因第二边缘出现边界突变的问题，本发明的实施例中还包括第二拓展部件4，第二拓展部件4贴近第二边缘设置，第二拓展部件4靠近第二边缘的一侧的边缘的形状与第二边缘的形状相适应，第二拓展部件4具有与待沉积面齐平的延伸面；例如第一边缘和第二边缘为圆弧时，第一拓展部件3和第二拓展部件4相应的边缘也应为圆弧，且第一拓展部件3和第二拓展部件4的圆弧边缘与第一边缘和第二边缘的形状相适应；当第一边缘和第二边缘为直线边缘时，第一拓展部件3和第二拓展部件4相应的边缘也应为直线且与第一边缘和第二边缘平行。
进一步，当第一边缘和第二边缘为圆弧时，上述第一拓展部件3和第二拓展部件4与光学元件1各个角度之间的距离均小于10mm，当第一边缘和第二边缘为直线时，上述第一拓展部件3和第二拓展部件4与光学元件1之间的距离小于10mm。
上述待沉积区域的范围可以覆盖辐照部件2辐照的投影范围，具体来说，当辐照部件2向待沉积光学元件1所在的平面投影时，所有投影的范围不超出待沉积区域的范围，同时待沉积区域的最外侧范围要超出投影区域外缘至少200mm以上。
进一步，如图1和2所示，上述光学元件1的平面投影外形为圆形，第一拓展部件3与辐照部件2相对固定，第一拓展部件3与光学元件1可相对转动；具体来说，光学元件1在镀制过程中需要旋转，当光学元件1平面投影外形为圆形时，第一拓展部件3可采用固定式安装，不随光学元件1旋转而旋转，辐照部件2也采用固定式安装，同样不随光学元件1旋转而旋转。
可以选择的是，如图3和4所示，上述光学元件1的平面投影外形也可以是为矩形，光学元件1平面投影外形为矩形时，第一拓展部件3围绕光学元件1设置且与光学元件1相对固定；具体来说，光学元件1在镀制过程中需要旋转，第一拓展部件3与光学元件1固定连接，可随光学元件1一同旋转，辐照部件2采用固定式安装，不随光学元件1旋转而旋转，并对旋转的光学元件1进行作用。
当待沉积光学元件1为圆形且中心有孔时，待沉积光学元件1的具体参数为：光学元件1直径为2000mm，中心圆形孔的直径为500mm；辐照部件2的参数为：溅射阴极长度1400mm，宽度500mm；离子源长度1400mm，宽度200mm。
该实施例下，上文所述的第一拓展部件3为650mm宽，高800mm的挡板，第一拓展部件3靠近光学元件1的边缘的形状为与待沉积面边缘相适应的圆弧形，远离光学元件1部分为直角直边，第一拓展部件3不与待沉积光学元件1衔接固定安装，沉积过程当中第一拓展部件3不随待沉积光学元件1运动而运动，始终保持在溅射阴极和离子源覆盖的区域。
该实施例的第二拓展部件4为圆形挡板，直径为480mm，安装在待沉积光学元件1的中心孔中，安装高度与光学元件1中心孔附近的待沉积面相当，顶面与沉积平面齐平。
当待沉积光学元件1为矩形且中心有孔时，待沉积光学元件1的具体参数为：待沉积表面2000mm×1200mm，中心圆孔直径为500mm，辐照部件2的参数为：溅射阴极长度1400mm，宽度500mm；离子源长度1400mm，宽度200mm。
该实施例下，上文所述的第一拓展部件3为圆形，第一拓展部件3的直径为2800mm，第一拓展部件3与待沉积光学元件1衔接固定安装，沉积过程当中该辅助装置与待沉积光学元件1共同运动，在整个沉积过程中，第一拓展部件3始终保持在溅射阴极和离子源覆盖的区域。
该实施例的第二拓展部件4为圆形挡板，直径为480mm，安装在待沉积光学元件1的中心孔中，安装高度与光学元件1中心孔附近的待沉积面相当，顶面与沉积平面齐平。
第一拓展部件和第二拓展部件的设置，可以防止沉积面出现边界突变的问题，可以实现对于溅射阴极沉积工艺气氛环境的调节，稳定沉积过程中所有待沉积区域的气氛环境分布一致性，可以实现对于溅射阴极沉积工艺过程中辉光放电在待沉积元件边缘的一致性，避免溅射沉积过程中离子源因为工艺气氛分布差异造成的影响。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，包括第一拓展部件，光学元件具有待沉积面，光学元件的待沉积面的外侧边缘为连续的第一边缘，第一拓展部件贴近第一边缘设置，第一拓展部件靠近第一边缘的一侧的边缘的形状与第一边缘的形状相适应，第一拓展部件具有与待沉积面齐平的延伸面，以使沉积面无突变的边界。
2.根据权利要求1所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，待沉积面与延伸面构成待沉积区域，待沉积面的面积小于外界辐照部件向其作用的投影面积，待沉积区域的面积大于外界辐照部件向待沉积面作用的投影面积。
3.根据权利要求2所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，第一拓展部件与光学元件之间的距离小于10mm。
4.根据权利要求3所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，还包括第二拓展部件，光学元件的待沉积面具有连续的第二边缘，第二拓展部件贴近第二边缘设置，第二拓展部件靠近第二边缘的一侧的边缘的形状与第二边缘的形状相适应，第二拓展部件具有与待沉积面齐平的延伸面。
5.根据权利要求4所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，第二拓展部件与光学元件之间的距离小于10mm。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，当光学元件平面投影外形为圆形时，第一拓展部件与外界辐照部件相对固定，第一拓展部件与光学元件可相对转动。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，当光学元件平面投影外形为矩形时，第一拓展部件围绕光学元件设置且与光学元件相对固定。
8.根据权利要求6所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，第一拓展部件固定设置，光学元件可绕其圆心进行周向旋转。
9.根据权利要求7所述的用于大口径光学元件的磁控溅射技术的辅助装置，其特征在于，第一拓展部件固定设置在光学元件上，光学元件具有旋转轴线并可绕其旋转轴线进行旋转，第一拓展部件可被光学元件带动进行旋转。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |