阅读说明：本技术 光学薄膜用溅射阴极布气系统 (Sputtering cathode gas distribution system for optical film ) 是由 靳伟 戴秀海 陈建飞 于 2020-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及薄膜制备技术领域,尤其是一种光学薄膜用溅射阴极布气系统,系统包括至少一段双套管管路,双套管管路连接有气体质量流量控制器且其输送的工艺气体的质量及流量由气体质量流量控制器控制；双套管管路由内管以及套设在内管外围的外管构成,内管和外管上分别开设有出气孔。本发明的优点是：1)工艺气体由多段式布局,并由气体质量流量控制器分别独立控制,可以根据工艺需求分段式的调节进入阴极单元腔体的气体的流量；2)双套管的使用,可以有效的减小单段的外管上分布的各个出气孔处的压差；3)气流传输导流挡板可以使气体多次反射并且引导气体往靶面定向流出；4)扩散导流板可以控制引导气体进入腔体内部的方向。(The invention relates to the technical field of film preparation, in particular to a sputtering cathode gas distribution system for an optical film, which comprises at least one section of double-sleeve pipeline, wherein the double-sleeve pipeline is connected with a gas mass flow controller, and the mass and the flow of process gas conveyed by the double-sleeve pipeline are controlled by the gas mass flow controller; the double-sleeve pipeline is composed of an inner pipe and an outer pipe sleeved on the periphery of the inner pipe, and air outlet holes are respectively formed in the inner pipe and the outer pipe. The invention has the advantages that: 1) the process gas is distributed in a multi-section way and is respectively and independently controlled by the gas mass flow controllers, and the flow of the gas entering the cavity of the cathode unit can be adjusted in a sectional way according to the process requirement; 2) the use of the double sleeves can effectively reduce the pressure difference at each air outlet distributed on the single-section outer pipe; 3) the airflow transmission flow guide baffle can reflect the gas for multiple times and guide the gas to flow out directionally to the target surface; 4) the diffusion baffle may control the direction of the gas introduced into the interior of the chamber.)

光学薄膜用溅射阴极布气系统

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术领域，尤其是一种光学薄膜用溅射阴极布气系统。

背景技术

随着磁控阴极在光学薄膜生产中的越来越多运用，不同的光学膜系对生产的薄膜的光学常数的要求也越来越高，磁控溅射阴极的稳定运行除需要稳定的电源系统外，还需要良好的工艺布气系统来保证。

在光学薄膜的生产过程中，转架的旋转运行或基片的传输行进容易造成工艺腔体内部工艺气流的紊乱。紊乱的气流会导致靶面溅射出的材质再次附着到别的工位的靶面，这样会造成靶面的相互污染。活性气体的乱流会导致其余靶位的气体氛围发生变化等现象。这钟情况会造成生产膜层的光学常数不稳定，膜层厚度难以控制的情况，有时甚至会造成阴极中毒，导致阴极的工作状态一直在逐渐的变化。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种光学薄膜用溅射阴极布气系统，采用双套管结构输送气体并配合气流传输引导、气体扩散引导结构提高磁控溅射阴极单元所输送的工艺气体的稳定性，保证气流的流向在满足工艺要求的同时，避免气流紊乱。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种光学薄膜用溅射阴极布气系统，设置在磁控溅射阴极单元内，其特征在于：所述系统包括至少一段双套管管路，所述双套管管路连接有气体质量流量控制器且其输送的工艺气体的质量及流量由所述气体质量流量控制器控制；所述双套管管路由内管以及套设在所述内管***的外管构成，所述内管和所述外管上分别开设有出气孔。

所述系统内设置有两段及两段以上的所述双套管管路，且所述双套管管路之间相互独立，每段所述双套管管路分别单独连接有所述气体质量流量控制器。

在所述外管的***设置有气流传输引导结构，所述气流传输引导结构用于对所述外管所输送的工艺气体进行均压、分流和引导。

所述气流传输引导结构包括设置在所述外管的出气孔方向上方的上板体，以及设置在所述上板体下方的下板体，所述工艺气体经所述上板体和所述下板体的反射及导向后达到磁控溅射阴极单元内的靶材表面。

在所述磁控溅射阴极单元内设置有气体扩散引导结构，所述工艺气体可在所述气体扩散引导结构的引导作用下自磁控溅射阴极单元扩散至工艺腔体中。

所述内管和所述外管上的所述出气孔均呈阵列式布置。

所述双套管管路通过工艺气体进气接头与位于大气侧的所述气体质量流量控制器相连接。

本发明的优点是：1）工艺气体由多段式布局，并由气体质量流量控制器分别独立控制，可以根据工艺需求分段式的调节进入阴极单元腔体的气体的流量，便于工艺实施，提高成品质量；2）双套管的使用，可以有效的减小单段的外管上分布的各个出气孔处的压差，使气流稳定；3）气流传输导流挡板可以使气体多次反射并且引导气体往靶面定向流出，使流向靶面的气流均匀且稳定，有效保障靶材的工作性能；4）扩散导流板可以控制引导气体进入腔体内部的方向，有效提高成膜质量，尤其是保证膜层的光学常数以及膜厚均一性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的纵向剖面结构示意图；

图3为本发明中扩散导流板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，图中1-12标记分别表示为：双套管管路1、外管2、内管3、外管出气孔4、内管出气孔5、气流传输导流挡板6、扩散导流板7、阴极靶管8、气体质量流量控制器9、工艺气体进气接头10、阴极盖板11、阴极端头12。

实施例：本实施例中光学薄膜用溅射阴极布气系统设置在磁控溅射阴极单元内用于对磁控溅射阴极单元内部的工艺气体以及其向工艺腔体所输送的工艺气体进行气流稳定性的控制，从而解决磁控溅射阴极单元在光学膜层生产过程中光学常数不稳定等问题。如图1所示，磁控溅射阴极单元的一端为其阴极端头12，在其下部设置有阴极盖板11，阴极盖板11内侧为真空侧，其外侧为大气侧。在磁控溅射阴极单元的内部设置有阴极靶管8，阴极靶管8内部置有靶材。

如图1所示，本实施例中的光学薄膜用溅射阴极布气系统包括三段式的双套管管路1，每段双套管管路1均独立布置，即双套管管路1之间相独立。每段双套管管路1分别通过工艺气体进气接头10与位于大气侧的气体质量流量控制器9相连接，实现自大气侧至真空侧的工艺腔体的引入。

具体地，气体质量流量控制器9可通过其外接口与工艺气体的供送装置相连接，工艺气体通过气体质量流量控制器9自大气侧引入位于真空侧的磁控溅射阴极单元内部的双套管管路1之中。与此同时，通过气体质量流量控制器9还可对每段双套管管路1的气体流量进行独立控制，且配合三段式的双套管管路1便可对流向靶材的工艺气体的流量进行控制，尤其是每段双套管管路1的位置所对应的气流局部控制，从而实现对气流的精确控制，避免紊乱，保障靶材的工作性能。

如图1所示，作为磁控溅射阴极单元进气结构的每段双套管管路1均由外管2和内管3构成，其中外管2套设在内管3的***。在外管2上开设有沿其管体长度方向阵列式间隔布置的外管出气孔4，而在内管3上则同样开设有沿其管体长度方向阵列式间隔布置的内管出气孔5，其中出气孔5使内管3内部和外管2之间相连通，外管出气孔4则使外管2内部与磁控溅射阴极单元内部相连通。通过嵌套式的外管2和内管3所构成的双套管管路1可以有效地减小每段的外管2上所分布的各个外管出气孔4处的压差，从而提高气流的均匀性。

在一些实施例中，如图2所示，外管2沿其圆周方向对称布置有沿其管体长度方向两列外管出气孔4，这两列外管出气孔4均呈阵列式间隔布置，且两列外管出气孔4朝向不同的两个出气方向以实现工艺气体的分流，从而满足于磁控溅射阴极单元内所设的靶材的数量需要，同时保证气流均匀性。

如图2所示，在外管2的***设置有作为作为气流传输引导结构的气流传输导流挡板6，气流传输导流挡板6包括两部分板体，其一是置于外管2上方的上板体，其二是位于上板体下方的下板体，上、下板体的对应侧端设置有弯折结构，以使气流可在上、下板体之间进行反射，从而实现气体的均压、分流和引导。

如图2所示，由于本实施例中具有两列外管出气孔4，因此气流传输导流挡板6均对应地对称布置在两列外管出气孔4的***。

结合图2和图3所示，在磁控溅射阴极单元的上端设置有作为气体扩散引导结构的扩散导流板7；在工艺气体在流出磁控溅射阴极单元前，工艺气体经扩散导流板7的气体引出方向流至工艺腔体内部。

本实施例在使用时：工艺气体由气体质量流量控制器9控制流量进入到双套管管路1的内管3，经由内管出气孔5进入外管2，这时外管2会存在一个相对均匀的气压。工艺气体随后经由外管出气孔4流入磁控溅射阴极单元内部。之后，工艺气体经过气流传输导流挡板6的多次反射及扩散流向阴极靶管8。最终气体在扩散导流板7的引导下流至工艺腔体内部。

本实施例在具体实施时：图1所示的双套管管路1采用的是三段式的结构，但在实际使用时，则可根据工艺要求，例如阴极靶管8内的靶材长度，适当增减双套管管路1的数量。此处额外需要说明的是，作为进气管路的双套管管路1也可采用单管路布局及对应的单管路进气结构。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。