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申请/专利权人：同济大学

摘要：本发明涉及一种提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法及装置，所述方法利用线型磁控溅射靶枪进行反射镜镀膜，通过在靶枪的溅射方向设置掩膜版调节反射镜上薄膜长度方向的膜厚均匀性，同时控制反射镜经过靶枪的速度调节反射镜的膜厚及反射镜上薄膜宽度方向的均匀性。与现有技术相比，本发明能实现多个反射镜不同位置的厚度均匀性偏差在2％以内，保证膜厚均匀性的同时提高生产效率。

主权项：1.一种提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，其特征在于，该方法利用线型磁控溅射靶枪进行长条形球面反射镜镀膜，所述线型磁控溅射靶枪具有长宽比大的特点，通过在靶枪的溅射方向设置掩膜版调节反射镜上薄膜长度方向的膜厚均匀性，同时控制反射镜经过靶枪的速度调节反射镜的膜厚及反射镜上薄膜宽度方向的均匀性；所述掩膜版遮盖所述靶枪的靶面，且使靶面在不同位置处具有不同宽度的未遮掩面；不同位置的所述未遮掩面的宽度与该位置处的溅射速率成反比；所述反射镜经过靶枪的速度变化规律为：从进靶到出靶的过程中速度先增大后减小；所述掩膜版设置于靶枪与样品架之间，且固定于所述靶枪上，所述样品架与靶枪间隔设置，所述电机与样品架连接，控制样品架围绕所述靶枪旋转，所述样品架设有多个，所述掩膜版包括间隔设置的一对圆弧状长条薄金属板，间隔处形成的空间与所述未遮掩面相对应，所述掩膜版与靶枪的距离为30-50mm，所述样品架与靶枪间的距离为7-12cm，反射镜形成于样品架上。

全文数据：提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法及装置技术领域[0001]本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其是涉及一种提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法及装置。背景技术[0002]随着X射线光学的发展，光束线中对各种尺寸的长条形反射镜需求也日益增加。因为X射线折射率特性的限制，所有材料的折射率都接近于1，所以如果要得到强度较高的反射光束，必须使用掠入射的方式。而对于不同波长的X射线，其折射率也有差异，随之对应的便是掠入射角大小的差异。对于较低能段的X射线，其要求的掠入射角度较大，因此作为反射低能段X射线的光学反射镜元件，只需要使用较小尺寸长度小于200毫米）的反射镜，其在反射镜上镀制反射薄膜并不困难。但是如果要进一步增加反射的X射线能量，那么势必要减小掠入射角，也就必须使用较大尺寸长度方向大于200毫米的反射元件，如何能在其上面镀制质量较高的薄膜，并且同时保证不同位置的膜厚均匀性，这是一个非常具有挑战性的要求。[0003]为了解决这个问题，最常用的镀膜方法是利用直线型镀膜系统，也就是将大尺寸的反射镜安装到镀膜机中，镀膜过程中，让反射镜以一定速度掠过靶枪，来调节其长度方向的均匀性，而宽度方向均匀性利用在靶枪和反射镜之间增加掩膜版的方式来调节，最终实现反射镜不同位置的膜厚均匀性达到2%以内。但这种方式存在两个弊端:一、生产效率不高，因为使用这种方式来进行镀膜，每一次只能放置一个反射镜，而且放、取的过程还包含抽真空和充气等步骤，如果希望同时镀制好几个反射镜样品则需要花费非常长的时间。二、不能保证不同反射镜上薄膜的厚度一致性。在实际应用中，可能多个反射镜都在同一条束线上工作，反射的X射线为同一个波长或者同一段波长范围，那么要求工作在这条束线上的反射镜上的反射薄膜具有相同的厚度。而如果使用这种方式来镀制，很难保证多次镀膜工艺参数都完全相同，因为不同反射镜薄膜之间也会存在一定的膜厚误差。发明内容[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高x射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法及装置。[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：[0006]一种提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，该方法利用线型磁控溅射靶枪进行反射镜镀膜，通过在靶枪的派射方向设置掩膜版调节反射镜上薄膜长度方向的膜厚均匀性，同时控制反射镜经过靶枪的速度调节反射镜的膜厚及反射镜上薄膜宽度方向的均匀性。[0007]进一步地，所述掩膜版遮盖所述靶枪的靶面，且使靶面在不同位置处具有不同宽度的未遮掩面。[0008]进一步地，不同位置的所述未遮掩面的宽度与该位置处的溅射速率成反比。[0009]进一步地，所述反射镜经过靶枪的速度变化规律为:从进靶到出靶的过程中速度先增大后减小。[0010]本发明还提供一种实现所述的提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法的装置，包括靶枪、掩膜版、样品架和电机，所述掩膜版设置于靶枪与样品架之间，且固定于所述靶枪上，所述样品架与靶枪间隔设置，所述电机与样品架连接，控制样品架围绕所述靶枪旋转，所述样品架设有多个。[0011]进一步地，所述掩膜版与粑枪的距离为30-50mm。[0012]进一步地，所述掩膜版包括间隔设置的一对圆弧状长条薄金属板，间隔处形成的空间与所述未遮掩面相对应。[0013]进一步地，所述样品架与靶枪间的距离为7-12cm。[0014]进一步地，所述样品架上设有反射镜基底。[0015]进一步地，所述反射镜基底为长度方向200-500mm，宽度方向30-60mm的长条形单晶硅或玻璃基底。[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0017]1、本发明通过在靶枪与反射镜基底之间增加掩膜版的方式，以及结合调节电机公转转速来控制反射镜上镀制的薄膜的厚度均匀性，结构简单且控制精度高，可以保证反射镜不同位置的厚度均匀性能在2%以内。[0018]2、本发明采用的方法可以同时对多个反射膜进行镀制，同时还能够保证不同反射镜之间的厚度一致性。[0019]3、本发明可在保证厚度均匀性的同时，将反射镜基底的长度方向设置为200-500mm，与现有的镀膜系统只能镀制长宽尺寸小于200mm的反射镜薄膜不同，本发明可适用于镀膜面长度小于500mm;宽度小于100mm的长条形反射镜的薄膜制备。附图说明[0020]图1为本发明的装置结构示意图；[0021]图2为本发明派射过程示意图；[0022]图3为本发明带有掩膜版的靶枪正面示意图；[0023]图4为本发明带有掩膜版的靶枪侧面示意图；[0024]图5为本发明实施例1中掩膜版的具体轮廓参数示意图；[0025]图6为本发明实施例1中所使用的电机公转调速曲线；[0026]图7为本发明实施例1中得到的反射镜长度方向膜层厚度均匀性结果；[0027]图中，1、靶枪，2、样品架，3、掩膜版，4、反射镜基底，5、反射镜，图1中的箭头方向为样品架的旋转方向，图3中a为靶面露出宽度（即未遮掩面的宽度），图4中b为掩膜版与靶面距离。具体实施方式[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。[0029]本发明提供一种提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，该方法利用线型磁控濺射靶枪进行反射镜镀膜，通过在靶枪的溉射方向设置掩膜版调节反射镜上薄膜长度方向的膜厚均匀性，同时控制反射镜经过靶枪的速度调节反射镜的膜厚及反射镜上薄膜宽度方向的均匀性。线型磁控溅射靶枪，漉射区域为30-40mmX500_550mm，该靶枪具有长宽比大的特点，会导致长度方向溅射速率有差异，通过上述方法可以有效补偿该差异，最终保证不同样品架上的反射镜上不同位置的薄膜厚度差距小于2%以内，而且这种方式可以同时镀制多块反射镜，大大增加了生产的效率。[0030]如图1所示，实现上述方法的装置包括靶枪1、掩膜版3、样品架2和电机，掩膜版3设置于靶枪1与样品架2之间，且固定于靶枪1上，样品架3与靶枪1间隔设置，电机与样品架3连接，控制样品架3围绕靶枪1旋转，样品架3设有多个。[0031]如图2所示，在某些实施例中，样品架3与靶枪1间的距离为7-12cm，反射镜5形成于样品架3上。[0032]如图3和图4所示，掩膜版3遮盖靶枪1的靶面101，且使靶面101在不同位置处具有不同宽度20mm—70mm的未遮掩面，不同位置的未遮掩面的宽度与该位置处的溅射速率成反比。掩膜版与耙枪的距离为30_50mm。[0033]如图3所示，掩膜版3包括间隔设置的一对圆弧状长条薄金属板，间隔处形成的空间与未遮掩面相对应。[0034]电机控制样品架3围绕靶枪1旋转，旋转速度根据反射镜位置变化，反射镜经过靶枪的速度变化规律为:从进靶到出靶的过程中速度先增大后减小，实际转速大小与镀膜厚度相关。[0035]样品架3上设有反射镜基底4。在某些实施例中，反射镜基底为长度方向200-500mm，宽度方向30-60mm的长条形单晶鞋或玻璃基底。[0036]实施例1[0037]本实施例所用到的线型磁控溅射靶枪的尺寸为508mmX38mm，因为沿靶枪长度方向上的溅射速率并不相同，因此在靶面和样品架之间新增了掩膜版结构，而且掩膜版的形状为一对圆弧状的长条薄金属板，其所露出来的靶面宽度与此位置的溅射速率成反比，以此来修正镀膜厚度均匀性。[0038]在制备500mm长、60mm宽、40mm高的长条形球面反射镜薄膜时，样品竖直放置在样品架上。在距离靶面45mm处（由工艺优化，此距离为成膜最佳位置），平行于靶面安装两块对称的掩膜版，掩膜版的具体尺寸在图5中显示，而控制电机公转转速的调速曲线在图6中显示。镀膜参数:反射镜镀膜面与靶面间距为10cm，本底真空为4.0X10-4Pa，溅射Ar气充入量为3mTorr，通过MFC控制，靶枪中祀材为Pt，功率为400W，图7为使用XRR测试得到的均匀性结果，其中包含XRR曲线以及拟合得到的不同位置实际膜层厚度结果。[0039]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

权利要求：1.一种提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，其特征在于，该方法利用线型磁控派射靶枪进行反射镜镀膜，通过在靶枪的溅射方向设置掩膜版调节反射镜上薄膜长度方向的膜厚均匀性，同时控制反射镜经过靶枪的速度调节反射镜的膜厚及反射镜上薄膜宽度方向的均匀性。2.根据权利要求1所述的提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，其特征在于，所述掩膜版遮盖所述靶枪的靶面，且使靶面在不同位置处具有不同宽度的未遮掩面。3.根据权利要求2所述的提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，其特征在于，不同位置的所述未遮掩面的宽度与该位置处的溅射速率成反比。4.根据权利要求1所述的提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法，其特征在于，所述反射镜经过靶枪的速度变化规律为:从进靶到出靶的过程中速度先增大后减小。5.—种实现如权利要求1所述的提高X射线反射镜薄膜均匀性和生产效率的方法的装置，其特征在于，包括靶枪、掩膜版、样品架和电机，所述掩膜版设置于靶枪与样品架之间，且固定于所述靶枪上，所述样品架与靶枪间隔设置，所述电机与样品架连接，控制样品架围绕所述靶枪旋转，所述样品架设有多个。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述掩膜版与靶枪的距离为30-50mra。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述掩膜版包括间隔设置的一对圆弧状长条薄金属板，间隔处形成的空间与所述未遮掩面相对应。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述样品架与靶枪间的距离为7-12cm。9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述样品架上设有反射镜基底。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述反射镜基底为长度方向200-500mm，宽度方向30-60mm的长条形单晶桂或玻璃基底。

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