專利名稱：提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與鍍膜有關(guān)，涉及薄膜厚度監(jiān)控方法，特別是一種用于計算機(jī)控制鍍膜裝置進(jìn)行鍍膜的提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
薄膜的厚度決定性地影響薄膜的光學(xué)性能。實現(xiàn)薄膜厚度的精確控制是制備高性能光學(xué)薄膜的關(guān)鍵因素。薄膜厚度控制的方法通常包括光學(xué)監(jiān)控法和石英晶體振蕩法。光學(xué)監(jiān)控法直接監(jiān)控膜層的光學(xué)厚度，它利用薄膜的透射率(或反射率)隨著薄膜厚度的變化而變化這一原理來實現(xiàn)薄膜厚度的監(jiān)控；光學(xué)監(jiān)控法中較常用的是光電極值法，光電極值法以膜系的中心波長作為監(jiān)控波長，將薄膜透射率(或反射率)的極值點作為停鍍點。石英晶體振蕩法利用石英晶體的壓電效應(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)來測量薄膜的質(zhì)量厚度。

圖1給出了本發(fā)明人發(fā)明的計算機(jī)控制鍍膜裝置(專利號ZL200510(^6448. 1，授權(quán)公告日2008年8月31日)的結(jié)構(gòu)示意圖。光源1發(fā)出的光束經(jīng)聚光透鏡組15會聚到光闌4上，聚光透鏡組15由透鏡 2和透鏡3組成，入射光束經(jīng)單排孔調(diào)制盤5后成為調(diào)制光，經(jīng)準(zhǔn)直鏡16后成為平行光，該平行光透過監(jiān)控片14后成為信號光，鍍膜過程中薄膜的光學(xué)厚度信息將表現(xiàn)為信號光的強(qiáng)度信息。經(jīng)過監(jiān)控片14后的光經(jīng)半透半反鏡9后經(jīng)會聚鏡8會聚到單色儀7的入射狹縫11上，用光電倍增管10接收單色儀7出射狹縫的光，并將該信號作為鎖相放大器12的信號輸入，用光開關(guān)6輸出的參考信號作為鎖相放大器12的參考輸入。晶控儀沈的晶振頭21通過屏蔽線經(jīng)阻抗匹配器22和晶控儀沈相連，晶控儀沈的蒸發(fā)源控制電壓輸出端 28通過屏蔽線分別和第一蒸發(fā)源35、第二蒸發(fā)源M相連。帶有控制程序的計算機(jī)30的第一串口 29、第二串口 32分別和鎖相放大器12、晶控儀沈相連，計算機(jī)并口 31的第2針、第 3針通過屏蔽線經(jīng)擋板開關(guān)控制電路20和第一蒸發(fā)源擋板控制器25、第二蒸發(fā)源擋板控制器27相連。該計算機(jī)控制鍍膜裝置采用光電極值法監(jiān)控規(guī)整膜系，石英晶體振蕩法監(jiān)控非規(guī)整膜系。然而，石英晶體振蕩法不能直接反映出膜層的光學(xué)厚度，在膜層質(zhì)量厚度相同的情況下，由于鍍膜環(huán)境等一些參數(shù)的不穩(wěn)定性，其蒸鍍材料的光學(xué)性質(zhì)也會產(chǎn)生一定的不穩(wěn)定，這樣在監(jiān)控的過程中勢必會帶來比較大的誤差。光電極值法將薄膜透射率(或反射率)的極值點作為停鍍點，然而極值點附近，薄膜透射率(或反射率)的變化量接近于零， 亦即這時的透射率(或反射率)對厚度的變化不靈敏，這就限制了光電極值法的監(jiān)控精度， 這是該方法原理所固有的缺陷。光電極值法要求光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)有較高的信噪比，否則很容易出現(xiàn)極值點誤判的情況；此外，對于不同的膜系，光學(xué)監(jiān)控信號隨著膜厚變化的變化量不同，某些膜系的監(jiān)控需要在監(jiān)控過程中更換監(jiān)控片，然而，由于在新的監(jiān)控片上鍍制的第一層膜的厚度往往偏厚，這就會引起厚度誤差。隨著薄膜光譜性能要求的提高，光電極值法已經(jīng)不能滿足高精度的膜厚監(jiān)控要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法，該方法能夠減少膜厚監(jiān)控誤差、提高薄膜光譜性能，并且既能監(jiān)控規(guī)整膜系，又能監(jiān)控非規(guī)整膜系。本發(fā)明的解決方案如下—種用于計算機(jī)控制鍍膜裝置進(jìn)行鍍膜的提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)鍍膜前向計算機(jī)輸入鍍膜參數(shù)包括設(shè)計波長λ D、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率&、基底折射率 ns、入射介質(zhì)折射率％、最小監(jiān)控波長λΜη、最大監(jiān)控波長λ Max、所需鍍制的膜系、所鍍制膜系的波長X1的透射率優(yōu)化目標(biāo)Targetju和所鍍制膜系的波長λ2的透射率優(yōu)化目標(biāo) Targetλ2 ；(2)通過計算機(jī)計算選擇滿足限制條件的監(jiān)控波長λ和監(jiān)控片數(shù)目，其中λΜ η < λ < λ Max，得到一個與所鍍膜系的鍍膜監(jiān)控表，包括所鍍膜系按順序的膜層、相應(yīng)的監(jiān)控波長和監(jiān)控片序號；⑶開機(jī)鍍膜①鍍制第一層膜之前，計算機(jī)根據(jù)下列公式(1)依次計算監(jiān)控波長為λ時，第j
=1層膜的厚度系數(shù)從0變化到時的透射率變化曲線 nn - Y1 πη - Y1 ,
權(quán)利要求
1. 一種用于計算機(jī)控制鍍膜裝置進(jìn)行鍍膜的提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)鍍膜前向計算機(jī)(30)輸入鍍膜參數(shù)包括設(shè)計波長λ D、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率Ik、基底折射率ns、 入射介質(zhì)折射率rv最小監(jiān)控波長λΜη、最大監(jiān)控波長λ Max、所需鍍制的膜系、所鍍制膜系的波長X1的透射率優(yōu)化目標(biāo)Targetju和所鍍制膜系的波長λ2的透射率優(yōu)化目標(biāo) Targetλ2 ；(2)通過計算機(jī)計算選擇滿足限制條件的監(jiān)控波長λ和監(jiān)控片數(shù)目，其中λΜη<λ < λ Max，得到一個與所鍍膜系的鍍膜監(jiān)控表，包括所鍍膜系按順序的膜層、相應(yīng)的監(jiān)控波長和監(jiān)控片序號；(3)開機(jī)鍍膜①鍍制第一層膜之前，計算機(jī)(30)根據(jù)下列公式(1)依次計算監(jiān)控波長為λ時，第j =1層膜的厚度系數(shù)從0變化到時的透射率變化曲線
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法，其特征在于所述的選擇滿足限制條件的監(jiān)控波長λ和監(jiān)控片數(shù)目的具體步驟如下①首先，計算機(jī)程序初始化滿足限制條件的層數(shù)K= 0，初始化監(jiān)控片數(shù)目W = 1，初始化監(jiān)控波長為λ =CI1XXd/!. 03，當(dāng)λ > λΜΜ，取λ = λΜΜ ；其中λ Max為最大監(jiān)控波長， λ D為設(shè)計波長，Cl1為第1膜層的厚度系數(shù)，初始化判別數(shù)F = 0，所述的判別數(shù)F用于判斷是否已經(jīng)將第一層膜拆分成兩層，已經(jīng)將第一層膜拆分成兩層，則F = 1，第一層膜未拆分成兩層，則F = 0 ；②然后根據(jù)下列公式(1)計算監(jiān)控波長為λ時，第j層膜的厚度系數(shù)從0變化到dfl 時的透射率變化曲線
全文摘要
一種用于計算機(jī)控制鍍膜裝置進(jìn)行鍍膜的提高薄膜光譜性能的膜厚監(jiān)控方法，該方法包括該方法包括(1)鍍膜前向計算機(jī)輸入鍍膜參數(shù)(2)通過計算機(jī)計算選擇滿足限制條件的監(jiān)控波長λ和監(jiān)控片數(shù)目，其中λMin＜λ＜λMax，得到一個與所鍍膜系的鍍膜監(jiān)控表，包括所鍍膜系按順序的膜層、相應(yīng)的監(jiān)控波長和監(jiān)控片序號；(3)鍍膜等步驟。本發(fā)明能夠自動選擇監(jiān)控波長和所需的最少監(jiān)控片數(shù)目，采用比例式膜厚監(jiān)控方法，減少了膜厚監(jiān)控誤差，提高了膜厚監(jiān)控精度，可對規(guī)整膜系和非規(guī)整膜系進(jìn)行監(jiān)控。在膜厚監(jiān)控系統(tǒng)控制精度不變的情況下，可有效地提高了薄膜的光譜性能。
文檔編號C23C14/54GK102191475SQ201110094660
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者易葵, 朱美萍, 范正修, 邵建達(dá) 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所