專利名稱：可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱蒸發(fā)制備薄膜的工藝，特別是一種在熱蒸發(fā)過程中可調(diào)沉 積速率的真空鍍膜機擋板。
背景技術(shù)：
真空熱蒸發(fā)鍍膜工藝包括沉積速率、真空度、基底溫度等多種工藝控制 方式，其中沉積速率控制主要決定了光學薄膜的聚集密度和厚度均勻性，對 膜厚的控制也有直接的影響。不同的沉積速率可使薄膜的光譜性能和機械性 能產(chǎn)生顯著的差異。不同的蒸發(fā)方式下，同樣的鍍膜材料的沉積速率可能存 在著很大的差別；同樣的蒸發(fā)方式，不同的鍍膜材料最適合的沉積速率也高 低有別。真空蒸發(fā)鍍膜機主要以調(diào)節(jié)蒸發(fā)電流或者電子束電流來控制材料的 蒸發(fā)速率，通過擋板的旋轉(zhuǎn)來控制鍍膜過程的開始和結(jié)束。現(xiàn)有的鍍膜機擋 板多為圓形或者扇形的金屬板， 一端連接有金屬柄。金屬柄另一端固定在金 屬旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸采取氣動閥門控制旋轉(zhuǎn)擋板。當擋板旋轉(zhuǎn)到蒸發(fā)源上方 的時候，能夠完全遮擋蒸發(fā)源，為關(guān)閉狀態(tài)，鍍膜材料粒子被遮擋，不能沉 積到鍍膜基片上；當擋板旋轉(zhuǎn)離開蒸發(fā)源上方，為打開狀態(tài)，鍍膜材料粒子 能夠順利地沉積到鍍膜基片上。現(xiàn)有擋板只有遮擋蒸發(fā)源和不遮擋蒸發(fā)源兩 個工作狀態(tài)，只具備鍍膜過程的開關(guān)功能?，F(xiàn)有擋板功能單一，比較適用于 蒸發(fā)速率不快的鍍膜材料，而一些蒸發(fā)速率過快的鍍膜材料則不易控制，比 如用電子束方法蒸發(fā)ZnS、 MgF2和Ag等膜料。ZnS屬于升華型鍍膜材料， 很小的電子束束流就會導致ZnS極快速蒸發(fā)，十分難以控制它的沉積速率。 在采用熱舟蒸發(fā)金屬材料的工藝過程中，由于金屬材料在受熱蒸發(fā)時得到的 動能小于濺射方法過程中金屬粒子的動能，因此沉積結(jié)構(gòu)比較疏松，聚集密 度較低，造成了金屬薄膜與基底的結(jié)合力不牢、容易受高溫潮濕環(huán)境的影響。 當通過加大蒸發(fā)電流來增加金屬薄膜的聚集密度時，薄膜沉積的均勻性則會 降低，影響了薄膜的光學性能和制備能力。另一方面，對金屬薄膜厚度比較 敏感的誘導透射濾光片的制備工藝中，在高速蒸發(fā)金屬材料以保證其光學特 性良好與精確控制薄膜厚度和保證薄膜沉積均勻性之間也存在著矛盾。在電 子束蒸發(fā)顆粒狀鍍膜材料的工藝過程中，膜料容易受熱不均產(chǎn)生噴濺，這是薄膜產(chǎn)生缺陷的主要原因之一。
一般遇到上述問題，通常采用改變蒸發(fā)方法 來回避或者依靠鍍膜人員的經(jīng)驗和技術(shù)來克服，這常常給生產(chǎn)過程帶來不便 和較高的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可調(diào)沉積速率的 真空鍍膜機擋板，它能有效地在不改變蒸發(fā)方法和鍍膜材料蒸發(fā)速率的情況 下多級調(diào)整薄膜的沉積速率，從而達到改善薄膜沉積性能的目的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板，包括一塊耐高溫的圓板，該圓板 的圓心處垂直地連接一個轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的下端連接一驅(qū)動裝置，其特征在于 所述的圓板，自圓心輻射地劃分為多個扇區(qū)，這些扇區(qū)依次為全擋區(qū)、不擋 區(qū)和一個以上阻擋程度由小變大的阻擋區(qū)直至所述的全擋區(qū)，所述的不擋區(qū) 是該扇區(qū)的面板被挖空，所述的全擋區(qū)是該扇區(qū)的面板完全保留，所述的阻 擋區(qū)的扇區(qū)各開設有孔徑由大到小，密度由密集到疏松的多個通孔，而同一 扇區(qū)的通孔的孔徑相同，密度均勻；所述的扇區(qū)的大小完全覆蓋膜料蒸發(fā)源。
所述的不擋區(qū)到所述的全擋區(qū)之間有2個阻擋區(qū)，分別稱為低檔區(qū)和高 檔區(qū)。
所述的圓板由耐高溫的金屬或其它固體材料構(gòu)成，該圓板的厚度為 0.5mm lmm，或所述的通孔經(jīng)倒角后的孔緣的厚度應小于lmm。 本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明具備原有擋板開關(guān)鍍膜過程的功能，并增加了重要的調(diào)整鍍膜沉 積速率的功能，從而增加了多種鍍膜材料高性能的制備方法，并且使用方法 靈活，結(jié)構(gòu)比較簡單，具有較高的實用性。
利用阻擋區(qū)能夠通過遮擋部分膜料沉積到基片上，減緩升華型膜料或其 他快速蒸發(fā)的膜料的沉積速率，提高了蒸發(fā)工藝的控制能力。
能夠使金屬薄膜在保持甚至提高沉積均勻性的情況下，增加金屬薄膜沉 積的聚集密度，使金屬薄膜具有更好的基底結(jié)合力和環(huán)境穩(wěn)定性，并可以使 金屬薄膜同時具有良好光學特性和更精確的膜厚監(jiān)控能力。
能夠遮擋部分不規(guī)則飛行的噴濺顆粒，減少蒸發(fā)顆粒狀的鍍膜材料產(chǎn)生噴濺對薄膜的影響。
能夠約束蒸發(fā)膜料粒子的方向，提高發(fā)射蒸汽流的穩(wěn)定性，提高鍍膜機 本身的沉積均勻性。


圖1是本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖l實施例使用狀態(tài)圖。
圖3是使用了本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板的光譜曲線。 圖4是未使用本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板的光譜曲線。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明 的保護范圍。
先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板實施例的結(jié) 構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板包括一塊耐高 溫的圓板6，該圓板6的圓心處垂直地連接一個轉(zhuǎn)軸5，該轉(zhuǎn)軸的下端連接一 驅(qū)動裝置，所述的圓板6，自圓心輻射地劃分為4個扇區(qū)，這些扇區(qū)依次為全 擋區(qū)3、不擋區(qū)4和一個以上阻擋程度由小變大的阻擋區(qū)1、 2，直至所述的 全擋區(qū)3，所述的不擋區(qū)4是該扇區(qū)的面板被挖空，所述的全擋區(qū)3是該扇區(qū) 的面板完全保留，所述的阻擋區(qū)l、 2的扇區(qū)各開設有孔徑由大到小，密度由 密集到疏松的多個通孔，而同一扇區(qū)的通孔的孔徑相同，密度均勻，分別稱 為低檔區(qū)1和高檔區(qū)2。所述的不擋區(qū)4和全擋區(qū)3的大小能完全覆蓋膜料蒸 發(fā)源7，參見圖2。
在本實施例的第一象限1打孔徑較大、排列較密的通孔，孔徑①6毫米，
通孔面積約為蒸發(fā)源面積的l，孔橫向間距和縱向間距為IO毫米，起到少量
20
遮擋蒸發(fā)膜料粒子和控制蒸發(fā)粒子方向的作用；在第二象限2打孔徑較小、
排列疏松的孔，孔徑①4毫米，通孔面積約為蒸發(fā)源面積的^，孔橫向間距
40
和縱向間距為8毫米，起到大量遮擋蒸發(fā)膜料粒子并不影響膜料粒子沉積的 作用；金屬圓板6的中心處連接一個轉(zhuǎn)軸5，下端連接轉(zhuǎn)動裝置。金屬板板材 可為其他耐高溫固體材料，形狀可根據(jù)實際應用情況改變形狀。建議板厚為0.5mm lmm，若厚度大于lmm，應在孔緣處倒角，以免影響膜料蒸發(fā)。擋 板上的孔需要在蒸發(fā)源上方均勻排布，范圍要覆蓋鍍膜夾具和基片以蒸發(fā)源 為原點在擋板上的投影區(qū)域，孔的形狀也以圓形為佳，以避免孔的棱角對膜 料粒子沉積均勻性的影響。擋板打孔區(qū)域的作用為部分遮擋膜料粒子沉積到 鍍膜基片上，在不改變膜料蒸發(fā)速率的情況下降低其沉積速率，并對蒸發(fā)氣 流起到約束和導向的作用，使膜料粒子更均勻地沉積在鍍膜基片上。
參見圖2，圖2是圖1實施例使用狀態(tài)圖。在鍍膜開始前和鍍膜結(jié)束后， 圓板6旋轉(zhuǎn)至第三象限全擋區(qū)3，完全遮擋住蒸發(fā)源7，阻止膜料粒子沉積到 基片8上；對蒸發(fā)速率較低的膜料，圓板6旋轉(zhuǎn)至第四象限不擋區(qū)4，完全不 遮擋膜料的沉積，這時鍍膜材料的蒸發(fā)速率和沉積速率是一致的；對于電子 槍蒸發(fā)升華型、快速蒸發(fā)的鍍膜材料和熱舟蒸發(fā)金屬材料，可根據(jù)需要將圓 板6旋轉(zhuǎn)至第一象限低檔區(qū)1，或者第二象限高檔區(qū)2，使圓板6帶孔區(qū)域覆 蓋在蒸發(fā)源7上，蒸發(fā)膜料粒子一部分通過圓板6上的孔保持原有動能沉積 到基片上，另一部分粒子沉積在圓板6上。圓板6可以減緩快速蒸發(fā)鍍膜材 料在基底8上的沉積速率，提高工藝可控性；可以通過增大蒸發(fā)金屬材料的 電流來增大金屬粒子的動能，金屬粒子通過圓板6，在提高蒸發(fā)速率的情況下 保持沉積速率不變，提高了金屬薄膜沉積的均勻性(樣本平均方差從8.232降 低到5.548)的同時使金屬薄膜的聚集密度增大，得到良好的光學特性、基底 結(jié)合力和環(huán)境穩(wěn)定性；結(jié)合晶振膜厚控制探頭，可以將鍍膜過程中薄膜厚度 的控制精度從土1.5nm提高到士0.4nm;使蒸發(fā)膜料粒子從擋板中的篩孔中穿 過的同時，遮擋大量不規(guī)則飛行的噴濺顆粒，有效減少膜料噴濺到基底的概 率并提高了發(fā)射蒸汽流穩(wěn)定性。
為了證明本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板對薄膜沉積均勻性的改 進，實驗進行了高速(蒸發(fā)電流230A)、中速(蒸發(fā)電流200A)和低速(蒸 發(fā)電流170A)蒸發(fā)金屬Ag的實驗，每次實驗夾具上從高到低依次排布四個 樣品。在實驗后分別通過Alpha-Step 500臺階儀和Lambda 900測試了試驗樣 品的厚度均勻性和光譜均勻性。安裝了本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋 板三次實驗樣品的平均方差為4.014、 6.483、 6.148，而沒有安裝本發(fā)明擋板 的實驗樣品的平均方差為7.781、 7.430、 9.485，試驗結(jié)果證明安裝了本發(fā)明 可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板對薄膜沉積的均勻性有明顯的提高作用。圖3是使用了本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板的光譜曲線。圖4 是未使用本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板的光譜曲線。由圖可見，光 譜曲線再一次證明了本發(fā)明可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板提高了薄膜沉積 的均勻性。
權(quán)利要求
1、一種可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板，包括一塊耐高溫的圓板，該圓板的圓心處垂直地連接一個轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的下端連接一驅(qū)動裝置，其特征在于所述的圓板，自圓心輻射地劃分為多個扇區(qū)，這些扇區(qū)依次為全擋區(qū)、不擋區(qū)和一個以上阻擋程度由小變大的阻擋區(qū)直至所述的全擋區(qū)，所述的不擋區(qū)是該扇區(qū)的面板被挖空，所述的全擋區(qū)是該扇區(qū)的面板完全保留，所述的阻擋區(qū)的扇區(qū)各開設有孔徑由大到小，密度由密集到疏松的多個通孔，而同一扇區(qū)的通孔的孔徑相同，密度均勻；所述的扇區(qū)的大小完全覆蓋膜料蒸發(fā)源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板，其特征在于 所述的不擋區(qū)和所述的全擋區(qū)之間有2個阻擋區(qū)，分別稱為低檔區(qū)和高檔區(qū)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板，其特征在于 所述的圓板由耐高溫的金屬或其它耐高溫的固體材料構(gòu)成，該圓板的厚度為 0.5mm lmm，或所述的通孔經(jīng)倒角后的孔緣的厚度小于lmm。
全文摘要
一種可調(diào)沉積速率的真空鍍膜機擋板，包括一塊耐高溫的圓板，該圓板的圓心處垂直地連接一個轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的下端連接一驅(qū)動裝置，其特點在于所述的圓板，自圓心輻射地劃分為多個扇區(qū)，這些扇區(qū)依次為全擋區(qū)、不擋區(qū)和一個以上阻擋程度由小變大的阻擋區(qū)直至所述的全擋區(qū)，所述的不擋區(qū)是該扇區(qū)的面板被挖空，所述的全擋區(qū)是該扇區(qū)的面板完全保留，所述的阻擋區(qū)的扇區(qū)各開設有孔徑由大到小，密度由密集到疏松的多個通孔，而同一扇區(qū)的通孔的孔徑相同，密度均勻；所述的扇區(qū)的大小完全覆蓋膜料蒸發(fā)源。本發(fā)明能有效地在不改變蒸發(fā)方法和鍍膜材料蒸發(fā)速率的情況下多級調(diào)整薄膜的沉積速率，從而達到改善薄膜沉積性能的目的。
文檔編號C23C14/24GK101445910SQ20081020474
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者盧寶文, 徐學科, 范正修 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所