基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置，包括：用于放置基體工件的真空的反應腔；向所述反應腔內持續供給氧氣的氧氣輸送系統；向所述反應腔內交替地供給第一氣體和第二氣體的氣體輸送系統；產生微波并向所述反應腔內提供所述微波的微波發生系統；設置于所述反應腔與所述微波發生系統之間以在所述反應腔內產生等離子場從而電離所述反應腔內的各種氣體以使各氣體不同分子之間進行化學反應而生成納米級膜層的微波電子回旋共振系統。本實用新型專利技術的裝置可準確控制每層厚度、以及均勻度，增加膜層與基體粘合力。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及在具有復雜曲面的基底表面制備納米多層膜，具體地，涉及一種基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置。
技術介紹
目前，通用的具有復雜曲面的玻璃工件外表面制備薄膜方法是物理真空蒸鍍（PVD）。將SiO2，ZnS和TiO2或Nb2O5等固體顆粒物通過電子槍加熱氣化，真空腔體內放置有玻璃工件，氣態化的低折射率SiO2、ZnS和高折射率Nb2O5或TiO2交替附著在玻璃表面，通過蒸發量控制膜層厚度并最終生成超過30層的薄膜。但是，上述工藝方法存在不足之處，玻璃工件外玻璃表面沒有經過活性化處理，未形成致密的交聯層，沒有采取潔凈化處理使得膜層附著度不夠，高溫下膜層受熱應力不均勻影響容易導致開裂，脫落。另外，氣化后的蒸發材料由于沒有經過離子加速并受復雜曲面的曲率影響，使得中心部位、邊緣部位附著的低折射率和高折射率兩種物質接受量不一樣，造成曲面膜厚不一致。因此，采用上述工藝方法在玻璃工件表面制備的紅外截止膜或濾紫外膜等光學性能大幅下降，甚至失效。此外，目前也有采用低壓等離子化學氣相沉積的方法在基底表面沉積生成薄膜，使沉積基底表面形成多種功能性薄膜，例如紅外截止膜，濾紫外膜等。例如，專利文獻1公開了一種等離子體源和用等離子體增強的化學氣相沉積來沉積薄膜涂層的方法。專利文獻2公開了供一種等離子體增強化學氣相沉積裝置，包括：具備頂部進氣口的腔體；位于腔體內進氣口下的上電極；位于腔體底部，與上電極相對設置的下電極；位于所述下電極上的器件基板。現有技術：專利文獻1：中國專利公開CN105154856A；專利文獻2：中國專利公開CN101974738A。但是，采用現有的各種工藝制備的納米多層膜，往往存在膜層應力不均勻和膜厚不均勻等問題。
技術實現思路
鑒于以上存在的問題，本技術所要解決的技術問題在于提供一種可準確控制每層厚度、以及均勻度，增加膜層與基體粘合力的基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置。為了解決上述技術問題，本技術提供的基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置，包括：用于放置基體工件的真空的反應腔；向所述反應腔內持續供給氧氣的氧氣輸送系統；向所述反應腔內交替地供給第一氣體和第二氣體的氣體輸送系統；產生微波并向所述反應腔內提供所述微波的微波發生系統；設置于所述反應腔與所述微波發生系統之間以在所述反應腔內產生等離子場從而電離所述反應腔內的各種氣體以使各氣體不同分子之間進行化學反應而生成納米級膜層的微波電子回旋共振系統。根據本技術，微波發生系統產生的高頻電磁波通過微波電子回旋共振系統，最終在真空的反應腔內產生等離子場，并電離通過配氣系統導入的不同種氣體，破壞氣體的化學鍵，使得不同分子之間進行化學反應，生成納米級膜層，交替沉積到基體表面，使得沉積在基體表面的薄膜分布均勻。并且，高能等離子體中的自由電子轟擊基體表面，同時可以加熱基體，使基體表面活性化，形成致密的交聯層，從而利于膜層生長沉積，大大提高了效率，節省了時間。由此，采用本技術的裝置制備納米薄膜，膜層的厚度和應力均勻，一致性非常好；反應時間短，材料成本低；尤其對于具有復雜曲面的工件具有良好的成膜特性。又，在本技術中，也可以是，所述反應腔設置有多個，所述裝置還包括將經所述微波電子回旋共振系統后的微波能量平均分配至多個所述反應腔的調配器。根據本技術，通過設置多個反應腔及調配器，可使多個基體工件同時進行沉積。又，在本技術中，也可以是，所述調配器包括三銷釘調配器。根據本技術，三銷釘調配器是通過固定在波導管上的三個銷釘來調節控制微波反射功率。又，在本技術中，也可以是，還包括用于對所述反應腔抽真空的真空抽氣系統，所述真空抽氣系統包括真空泵和連接所述真空泵與所述反應腔的真空連接管道。根據本技術，可通過真空抽氣系統對反應腔抽真空。又，在本技術中，也可以是，所述第一氣體包括TiCl4氣體、氣態五氧二鉭（Ta2O5）、氣態二氧化鋯（ZrO2）、或氣態五氧化二鈮（Nb2O5）；所述第二氣體包括六甲基二硅氧烷氣體、SiH4氣體、或SiF4氣體。根據本技術，本實施形態中以TiCl4氣體和六甲基二硅氧烷氣體為例進行說明，但本技術不限于此，也可采用其他氣體制備納米薄膜。例如，含有Si組分元素和Ti組分元素的氣體物質，根據產品的不同需求選用，并且可以根據需要改變材料的配比，生成不同功能的納米膜層，具有很大的適用性。又，在本技術中，也可以是，所述氣體輸送系統包括用于供給第一氣體的第一氣體輸送系統和用于供給第二氣體的第二氣體輸送系統，所述第一氣體輸送系統和第二氣體輸送系統分別通過控制閥與所述反應腔連通。根據本技術，可交替地運行第一氣體輸送系統和第二氣體輸送系統，從而可將第一氣體和第二氣體交替地供給至反應腔。又，在本技術中，也可以是，還包括用于向所述反應腔內供給保護氣的保護氣輸送系統。根據本技術，當需要停機時，可通過保護氣輸送系統向反應腔內注入保護氣，把內部混合氣體排出，避免混合氣體達到爆炸的臨界點，保證生產安全。根據下述具體實施方式并參考附圖，將更好地理解本技術的上述內容及其它目的、特征和優點。附圖說明圖1示出了根據本技術一實施形態的基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置的結構示意圖；圖2是圖1所示裝置的俯視圖；圖3是圖1所示裝置的左視圖。附圖標記：1、反應腔；2、真空泵；3、TiCl4氣體輸送系統；4、六甲基二硅氧烷氣體輸送系統；5、氧氣輸送系統；6、微波發生系統；7、控制閥；8、ECR微波電子回旋共振器；9、三銷釘調配器；10、氮氣輸送系統；11、真空連接管道；12、真空檢測及控制裝置。具體實施方式以下結合附圖和下述實施方式進一步說明本技術，應理解，附圖及下述實施方式僅用于說明本技術，而非限制本技術。針對現有在具有復雜曲面的基底表面制備納米多層膜的工藝中存在的種種不足之處，本技術提供了一種基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置。該裝置包括：用于放置基體工件的真空的反應腔；向所述反應腔內持續供給氧氣的氧氣輸送系統；向所述反應腔內交替地供給第一氣體和第二氣體的氣體輸送系統；產生微波并向所述反應腔內提供所述微波的微波發生系統；設置于所述反應腔與所述微波發生系統之間以在所述反應腔內產生等離子場從而電離所述反應腔內的各種氣體以使各氣體不同分子之間進行化學反應而生成納米級膜層的微波電子回旋共振系統。采用本技術，微波發生系統產生的高頻電磁波通過ECR微波電子回旋共振系統，最終在真空的反應腔內產生等離子場，并電離通過配氣系統導入的不同種氣體，破壞氣體的化學鍵，使得不同分子之間進行化學反應，生成納米級膜層，交替沉積到基體表面，使得沉積在基體表面的薄膜分布均勻。高能等離子體中的自由電子轟擊基體表面，同時可以加熱基體，使基體表面活性化，形成致密的交聯層，從而利于膜層生長沉積，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置，其特征在于，包括：用于放置基體工件的真空的反應腔；向所述反應腔內持續供給氧氣的氧氣輸送系統；向所述反應腔內交替地供給第一氣體和第二氣體的氣體輸送系統；產生微波并向所述反應腔內提供所述微波的微波發生系統；設置于所述反應腔與所述微波發生系統之間以在所述反應腔內產生等離子場從而電離所述反應腔內的各種氣體以使各氣體不同分子之間進行化學反應而生成納米級膜層的微波電子回旋共振系統。

【技術特征摘要】
1.一種基于低壓等離子化學氣相沉積制備納米多層膜的裝置，其特征在于，包括：
用于放置基體工件的真空的反應腔；
向所述反應腔內持續供給氧氣的氧氣輸送系統；
向所述反應腔內交替地供給第一氣體和第二氣體的氣體輸送系統；
產生微波并向所述反應腔內提供所述微波的微波發生系統；
設置于所述反應腔與所述微波發生系統之間以在所述反應腔內產生等離子場從而電離所述反應腔內的各種氣體以使各氣體不同分子之間進行化學反應而生成納米級膜層的微波電子回旋共振系統。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反應腔設置有多個，所述裝置還包括將經所述微波電子回旋共振系統后的微波能量平均分配至多個所述反應腔的調配器。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述調配器包括三銷釘調配...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁磊，
申請(專利權)人：佛山市思博睿科技有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44