BE1030198B1 - Method and system for monitoring and measuring a coating thickness - Google Patents

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BE1030198B1
BE1030198B1 BE20225936A BE202205936A BE1030198B1 BE 1030198 B1 BE1030198 B1 BE 1030198B1 BE 20225936 A BE20225936 A BE 20225936A BE 202205936 A BE202205936 A BE 202205936A BE 1030198 B1 BE1030198 B1 BE 1030198B1
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coating
slit
monitoring
light
coating thickness
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Tao Du
Yuexun Li
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Univ Yunnan Minzu
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    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke bekannt. Das Verfahren umfasst: Erzeugen eines Spaltbildes durch Einfallen eines Spaltlichts, das einen Kollimator mit Spalten durchdringt, auf eine Lichtempfangseinrichtung, und Aufzeichnen einer Position des Spaltbildes L0; Festlegen von Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung, Anordnen eines Beschichtungssubstrats zwischen dem Kollimator mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung, wobei das Spaltlicht schräg auf eine Beschichtungsoberfläche des Beschichtungssubstrats fällt, wobei eine Position des das Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L aufgezeichnet wird; Beschichten der Beschichtungsoberfläche, und Aufzeichnen einer Position des das beschichtete Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L1; Ermitteln, abhängig von L0, L und L1, einer Beschichtungsdicke und Überwachen der Beschichtungsdicke. Durch das in der vorliegenden Erfindung offenbarte Verfahren und System kann während des Beschichtens die Beschichtungsdicke überwacht und gemessen werden. Und das System hat eine einfache Struktur, ist leicht zu bedienen und kann die Mängel des Standes der Technik effektiv überwinden.A known method and system for monitoring and measuring a coating thickness is described. The method includes: forming a slit image by making a light receiving device incident on a slit light, which penetrates a collimator having slits, and recording a position of the slit image L0; determining positions of the slit collimator and the light receiving device, placing a coating substrate between the slit collimator and the light receiving device, the slit light being obliquely incident on a coating surface of the coating substrate, recording a position of the slit image L penetrating the coating substrate; coating the coating surface, and recording a position of the slit image L1 penetrating the coated coating substrate; Determining, depending on L0, L and L1, a coating thickness and monitoring the coating thickness. With the method and system disclosed in the present invention, the coating thickness can be monitored and measured during coating. And the system is simple in structure, easy to operate, and can effectively overcome the shortcomings of the prior art.

Description

' BE2022/5936' BE2022/5936

Verfahren und System zur Überwachung und Messung einer BeschichtungsdickeMethod and system for monitoring and measuring a coating thickness

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Beschichtung und insbesondere auf ein Verfahren und System zur Überwachung und Messung einerThe present invention relates to the technical field of coating and more particularly to a method and system for monitoring and measuring a

Beschichtungsdicke.coating thickness.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein beschichteter Film dient im Allgemeinen als Schutzschicht und hat viele Vorteile. Mit derA coated film generally serves as a protective layer and has many advantages. With the

Dicke eines Beschichtungsmediums kann jedoch die destruktive oder konstruktive Interferenz eines reflektierten Lichts oder eines transmittiven Lichts mit bestimmter Wellenlänge an oberen und unteren Grenzflächen gesteuert werden. Um sicherzustellen, dass die Leistung eines beschichteten Produkts nicht beeinträchtigt wird, ist die Überwachung und Messung derHowever, depending on the thickness of a coating medium, the destructive or constructive interference of a reflected light or a transmitted light having a certain wavelength at upper and lower interfaces can be controlled. To ensure that the performance of a coated product is not compromised, monitoring and measuring the

Beschichtungsdicke daher zu einem unverzichtbaren Bindeglied in der Produktion geworden.Coating thickness has therefore become an indispensable link in production.

Gegenwärtig stellt das Quarzkristall-Mikrowaage-Verfahren (QCM) das direkteste Verfahren zur Steuerung einer Beschichtung dar. Mit diesem Gerät kann die Verdampfungsquelle direkt angetrieben und die Anschlagplatte zyklisch durch PID-Steuerung angetrieben werden, so dass die Verdampfungsrate aufrechterhalten ist. Solange das Gerät mit einer Steuerungssoftware verbunden ist, kann der gesamte Beschichtungsprozess gesteuert werden. Aber die Genauigkeit von QCM ist begrenzt, teilweise weil es die Qualität anstelle der optischen Beschichtungsdicke überwacht. Obwohl das QCM bei niedrigeren Temperaturen sehr stabil ist, wird es bei höherenCurrently, the quartz crystal microbalance method (QCM) is the most direct method to control a coating. With this device, the evaporation source can be driven directly and the stop plate can be driven cyclically by PID control, so that the evaporation rate is maintained. As long as the device is connected to control software, the entire coating process can be controlled. But QCM's accuracy is limited, in part because it monitors quality rather than optical coating thickness. Although the QCM is very stable at lower temperatures, it becomes more stable at higher ones

Temperaturen sehr temperaturempfindlich. Bei längerer Erwärmung ist es schwierig zu verhindern, dass ein Sensor in diesen temperaturempfindlichen Bereich fällt, was zu erheblichenTemperatures very sensitive to temperature. With prolonged heating, it is difficult to prevent a sensor from falling into this temperature-sensitive range, leading to significant

Fehlern bei der Steuerung der Filmschicht führt.errors in film layer control.

Die optische Überwachung ist die bevorzugte Überwachungsmethode für hochpräziseOptical surveillance is the preferred surveillance method for high-precision

Beschichtungen, da sie die Dicke der Filmschicht genauer überwachen kann. Beispielweise wird ein optisches Interferometer zur Messung der Dicke der Filmschicht verwendet. DasCoatings as it can more accurately monitor the thickness of the film layer. For example, an optical interferometer is used to measure the thickness of the film layer. The

Interferenzphänomen erfordert jedoch eine hohe Stabilität des Geräts, da sonst ein großerHowever, interference phenomenon requires high stability of the device, otherwise a large

Messfehler auftreten kann und es schwierig ist, die Dicke der Filmschicht genau abzulesen (dieMeasurement error can occur and it is difficult to accurately read the thickness of the film layer (the

Genauigkeit hängt vom genauen Ablesen der Interferenzstreifen ab).Accuracy depends on accurate reading of interference fringes).

Daher ist es eine dringende Aufgabe für den Fachmann, die obigen Mängel zu überwinden und ein Verfahren bzw. System bereitzustellen, das im Prinzip einfach ist, leicht zu bedienen ist und die Beschichtungsdicke während eines Beschichtungsprozesses in Echtzeit überwachen und messen kann.Therefore, it is an urgent task for those skilled in the art to overcome the above deficiencies and provide a method or system which is simple in principle, easy to operate, and can monitor and measure the coating thickness in real time during a coating process.

° BE2022/5936° BE2022/5936

INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGCONTENT OF THE PRESENT INVENTION

In Anbetracht dessen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und System zurWith this in mind, the present invention provides a method and system

Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke bereit. Um die obige Aufgabe zu lösen, werden bei der vorliegenden Erfindung folgende technische Lösungen verwendet:monitoring and measuring a coating thickness. In order to solve the above problem, the following technical solutions are used in the present invention:

Gemäß einem Aspekt offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke, umfassend:In one aspect, the present invention discloses a method for monitoring and measuring a coating thickness, comprising:

Erzeugen eines Spaltbildes durch Einfallen eines Spaltlichts, das einen Kollimator mitCreating a slit image by incident slit light using a collimator

Spalten durchdringt, auf eine Lichtempfangseinrichtung, und Aufzeichnen einer Position desColumns penetrating, onto a light receiving device, and recording a position of

Spaltbildes Lo;slit image Lo;

Festlegen von Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung,determining the positions of the collimator with slits and the light-receiving device,

Anordnen eines Beschichtungssubstrats zwischen dem Kollimator mit Spalten und derPlacing a coating substrate between the slit collimator and the

Lichtempfangseinrichtung, wobei das Spaltlicht schräg auf eine Beschichtungsoberfläche desLight receiving device, wherein the slit light obliquely incident on a coating surface of the

Beschichtungssubstrats fällt, wobei eine Position des das Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L aufgezeichnet wird;coating substrate falls, recording a position of the slit image L penetrating the coating substrate;

Beschichten der Beschichtungsoberfläche, und Aufzeichnen einer Position des das beschichtete Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L+;coating the coating surface, and recording a position of the slit image L+ penetrating the coated coating substrate;

Ermitteln, abhängig von Lo, L und L4, einer Beschichtungsdicke und Überwachen derDetermining, depending on Lo, L and L4, a coating thickness and monitoring the

Beschichtungsdicke.coating thickness.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass unter Verwendung von Lo, L und L+ dieIt is preferably provided that using Lo, L and L+ the

Beschichtungsdicke gemäß folgender Formel ermittelt wird: a LL, _ __LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — tg6,) tg0, = nosinacoating thickness is determined according to the following formula: a LL, _ __LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — tg6,) tg0, = nosina

V/n12 — (nosina)? wobei in der Formel % für einen Einfallswinkel des Spaltlichts, ©, für einen Brechungswinkel desV/n12 — (nosina)? where in the formula % for an angle of incidence of the slit light, ©, for an angle of refraction of

Spaltlichts nach Durchdringen der beschichteten Filmschicht, no für einen Brechungsindex vonSlit light after penetrating the coated film layer, no for a refractive index of

Luft und n: für einen Brechungsindex der beschichteten Filmschicht steht.air and n: represents a refractive index of the coated film layer.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Genauigkeit der Lichtempfangseinrichtung von derIt is preferably provided that the accuracy of the light receiving device of the

Beschichtungsdicke und von dem Verhältnis des Brechungsindex der beschichteten Filmschicht zum Brechungsindex des Beschichtungssubstrats abhängt.coating thickness and on the ratio of the refractive index of the coated film layer to the refractive index of the coating substrate.

Gemäß einem weiteren Aspekt offenbart die vorliegende Erfindung ferner ein System zurAccording to another aspect, the present invention further discloses a system for

Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke, wobei das System das vorstehend beschriebene Verfahren zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke verwendet, und wobei das System eine Lichtquelle, einen Kollimator mit Spalten, einen Auflagetisch und eineMonitoring and measuring a coating thickness, the system using the method for monitoring and measuring a coating thickness described above, and wherein the system comprises a light source, a collimator with slits, a support table and a

Lichtempfangseinrichtung umfasst; wobei die Lichtquelle durch den Kollimator mit Spalten geführt ist und zur Erzeugung vonLight receiving device includes; wherein the light source is passed through the collimator with slits and for generating

Spaltlicht verwendet ist;slit light is used;

° BE2022/5936 wobei der Auflagetisch zwischen dem Kolimator mit Spalten und der° BE2022/5936 being the support table between the collimator with columns and the

Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist und zum Tragen des Beschichtungssubstrats verwendet ist, wobei auf dem Auflagetisch das Beschichtungssubstrat beschichtet wird; wobei die Lichtempfangseinrichtung dazu verwendet wird, das den Auflagetisch durchdringende Spaltlicht zu empfangen, ein Spaltbild zu erzeugen und eine Position deslight receiving means is arranged and used for supporting the coating substrate, on the support table the coating substrate is coated; wherein the light receiving means is used to receive the slit light penetrating the support table, to form a slit image and a position of the

Spaltbildes aufzuzeichnen, wodurch abhängig von der aufgezeichneten Position des Spaltbildes die Berechnung und Überwachung der Beschichtungsdicke erleichtert werden.to record the slit image, thereby facilitating the calculation and monitoring of the coating thickness depending on the recorded position of the slit image.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vor der Verwendung Positionen des Kollimators mitIt is preferably provided that before use positions of the collimator with

Spalten und der Lichtempfangseinrichtung kalibriert werden, und die Positionen nach derColumns and the light receiving device are calibrated, and the positions after

Kalibrierung unverändert bleiben.calibration remain unchanged.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Auflagetisch kreisförmig ist und an seinem Rand mitIt is preferably provided that the support table is circular and at its edge with

Winkelgrad eingraviert ist.degrees is engraved.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auf dem Auflagetisch eine A-B-Linie und eine C-D-Linie markiert sind, wobei die A-B-Linie senkrecht zum einfallenden Spaltlicht steht, wobei ein Winkel zwischen der C-D-Linie und der A-B-Linie ein Einfallswinkel des Spaltlichts ist; wobei ein unterer Rand des Beschichtungssubstrats entlang der C-D-Linie angeordnet ist, so dass das Spaltlicht unter einem eingestellten Einfallswinkel auf die Beschichtungsoberfläche des Beschichtungssubstrats einfällt.It is preferable that an A-B line and a C-D line are marked on the support table, the A-B line being perpendicular to the incident slit light, an angle between the C-D line and the A-B line being an incident angle of the slit light; wherein a lower edge of the coating substrate is arranged along the C-D line so that the slit light is incident on the coating surface of the coating substrate at a set angle of incidence.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Lichtempfangseinrichtung mit einemIt is preferably provided that the light-receiving device with a

Überwachungsterminal verbunden ist, das zum Anzeigen des von der Lichtempfangseinrichtung erzeugten Spaltbildes und zum Aufzeichnen der entsprechenden Position verwendet wird.Monitoring terminal is connected, which is used for displaying the slit image generated by the light receiving means and for recording the corresponding position.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Überwachungsterminal über eine eingebaute Formel zur Berechnung einer Beschichtungsdicke verfügt und dazu verwendet ist, gemäß dieser Formel die Beschichtungsdicke in Echtzeit zu berechnen und überwachen sowie Berechnungs- undPreferably, it is provided that the monitoring terminal has a built-in formula for calculating a coating thickness and is used to calculate and monitor the coating thickness in real time according to this formula and calculate and

Überwachungsergebnisse auf dem Überwachungsterminal anzuzeigen, wobei die Formel lautet: a LL, _ __LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — tg6,) tg0, = nosina ni? — (nosina)? wobei in der Formel % für einen Einfallswinkel des Spaltlichts, 8: für einen Brechungswinkel des Spaltlichts nach Durchdringen der beschichteten Filmschicht, no für einen Brechungsindex von Luft und n: für einen Brechungsindex der beschichteten Filmschicht steht.Display monitoring results on the monitoring terminal, where the formula is: a LL, _ __LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — tg6,) tg0, = nosina ni? — (nosina)? where in the formula % stands for an incident angle of the slit light, θ: for a refraction angle of the slit light after penetrating through the coated film layer, no for a refractive index of air, and n: for a refractive index of the coated film layer.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Überwachungsterminal ferner mit einerIt is preferably provided that the monitoring terminal is also provided with a

Beschichtungsanlage verbunden ist und dazu verwendet ist, abhängig von den Berechnungs- und Überwachungsergebnissen die Beschichtungsanlage in Echtzeit zu steuern.Coating system is connected and is used to control the coating system in real time depending on the calculation and monitoring results.

Aus den obigen technischen Lösungen ist ersichtlich, dass im Vergleich zum Stand derFrom the above technical solutions it can be seen that compared to the prior art

Technik die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zur Überwachung und MessungTechnique The present invention provides a method and system for monitoring and measurement

* BE2022/5936 einer Beschichtungsdicke bereitstellt. Durch das in der vorliegenden Erfindung offenbarte* BE2022/5936 provides a coating thickness. By what is disclosed in the present invention

Verfahren und System kann während eines Beschichtungsprozesses die Beschichtungsdicke überwacht und gemessen werden. Und das System hat eine einfache Struktur, stellt geringeMethod and system, the coating thickness can be monitored and measured during a coating process. And the system has a simple structure, low poses

Anforderungen an die Vorrichtung und ist leicht zu bedienen, wobei das System einen Zustand der Beschichtung überwachen kann, indem es die Position des Spaltbildes verfolgt, wodurch dieDemands on the device and is easy to operate, the system can monitor a condition of the coating by tracking the position of the slit image, whereby the

Dicke der Filmschicht genau gemessen wird, wobei das System nicht durch Faktoren wieThickness of the film layer is measured accurately, the system is not affected by factors such as

Gerätsstabilität und Temperatur wie beim Interferenzverfahren beeinflusst wird und die Mängel des Standes der Technik effektiv überwinden kann.Device stability and temperature is affected as in the interference method and can effectively overcome the deficiencies of the prior art.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Um die technischen Lösungen in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik deutlicher zu veranschaulichen, werden im Folgenden die Zeichnungen, die zur Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder des Standes der Technik benötigt sind, kurz vorgestellt. Offensichtlich stellen die Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einigeIn order to more clearly illustrate the technical solutions in the exemplary embodiments of the present invention and the prior art, the drawings required for describing the exemplary embodiments or the prior art are briefly introduced below. Obviously, the drawings in the following description represent only a few

Ausführungsbeispiele des vorliegenden Gebrauchsmusters dar. Der Durchschnittsfachmann kann auch basierend auf diesen Zeichnungen weitere Zeichnungen erhalten, ohne erfinderischenEmbodiments of the present utility model represent. The person skilled in the art can also obtain further drawings based on these drawings, without being inventive

Aufwand zu leisten.effort to make.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Prinzip zur Überwachung und Messung einerFig. 1 shows a schematic view of a principle for monitoring and measuring a

Beschichtungsdicke gemäß der vorliegenden Erfindung;coating thickness according to the present invention;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht unterschiedlicher Positionen eines Schnittpunkts zwischen einfallendem Licht und X-Achse sowie eines Spaltbildes in verschiedenen Situationen gemäß der vorliegenden Erfindung; undFig. 2 shows a schematic view of different positions of an intersection point between incident light and X-axis and a slit image in different situations according to the present invention; and

Fig. 3 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Auflagetisches im System zurFig. 3 shows a schematic structural view of a support table in the system for

Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke gemäß der vorliegenden Erfindung.Coating thickness monitoring and measurement according to the present invention.

Beschreibung der Bezugszeichen: 1-Kollimator mit Spalten, 2-Lichtempfangseinrichtung, 3-Auflagetisch, 4-zu messendesDescription of reference symbols: 1-collimator with slits, 2-light receiving device, 3-support table, 4-thing to be measured

Beschichtungssubstrat.coating substrate.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die technischen Lösungen in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung klar und vollständig beschrieben. Offensichtlich sind die beschriebenenThe technical solutions in the embodiments of the present invention will be described below clearly and fully with reference to the accompanying drawings of the embodiments of the present invention. Obviously the ones described

Ausführungsbeispiele nur ein Teil der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und umfassen nicht alle Ausführungsbeispiele. Alle anderen Ausführungsbeispiele, die vomEmbodiments are only part of the embodiments of the present invention and do not include all of the embodiments. All other embodiments dated

Durchschnittsfachmann auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele in der vorliegendenthose of ordinary skill in the art based on the embodiments herein

Erfindung ohne erfinderischen Aufwand erhalten werden, sollten in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.Invention obtained without inventive effort should fall within the scope of the present invention.

° BE2022/5936° BE2022/5936

Um die Mängel des Standes der Technik zu überwinden, offenbaren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein neues Verfahren zur Überwachung und Messung einerTo overcome the deficiencies of the prior art, embodiments of the present invention disclose a new method for monitoring and measuring a

Beschichtungsdicke, das insbesondere folgende Schritte umfasst:Coating thickness, which includes the following steps in particular:

Erzeugen eines Spaltbildes durch Einfallen eines Spaltlichts, das einen Kollimator mitCreating a slit image by incident slit light using a collimator

Spalten durchdringt, auf eine Lichtempfangseinrichtung, und Aufzeichnen einer Spaltbild-Positionpenetrating slits, onto a light receiving device, and recording a slit image position

Lo zu diesem Zeitpunkt;Lo at this time;

Festlegen von Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung,determining the positions of the collimator with slits and the light-receiving device,

Anordnen eines Beschichtungssubstrats zwischen dem Kollimator mit Spalten und derPlacing a coating substrate between the slit collimator and the

Lichtempfangseinrichtung, wobei das Spaltlicht schräg auf eine Beschichtungsoberfläche desLight receiving device, wherein the slit light obliquely incident on a coating surface of the

Beschichtungssubstrats fällt, wobei eine Position des das Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L aufgezeichnet wird;coating substrate falls, recording a position of the slit image L penetrating the coating substrate;

Beschichten der Beschichtungsoberfläche, und Aufzeichnen einer Position des das beschichtete Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L+;coating the coating surface, and recording a position of the slit image L+ penetrating the coated coating substrate;

Ermitteln, abhängig von Lo, L und L4, einer Beschichtungsdicke und Überwachen derDetermining, depending on Lo, L and L4, a coating thickness and monitoring the

Beschichtungsdicke.coating thickness.

Zunächst zielt es, dass die Lichtquelle vor dem Einfall durch den Kollimator mit Spalten geführt wird, darauf ab, ein scharfes Spaltbild zu erzeugen. Dabei kann als die Lichtquelle eineFirst, having the light source pass through the slit collimator before incidence aims to produce a sharp slit image. In this case, as the light source

Laserlichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle von 632,8 nm oder 650 nm, oder eine gewöhnliche monochromatische Lichtquelle, wie beispielsweise eine Natriumlichtquelle von 590 nm, ausgewählt werden.Laser light source, in particular a 632.8 nm or 650 nm laser light source, or an ordinary monochromatic light source, such as a 590 nm sodium light source, can be selected.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Lichtempfangseinrichtung ferner ein Teleskopsystem mit CCD sein, das je nach Bedarf an einem 3D-Anpassungsrahmen montiert werden kann, wodurch sichergestellt werden kann, dass das Spaltbild, das in das CCD gelangt, scharf und klar ist. Weiterhin kann die Abbildungsposition des austretenden Lichts unter verschiedenenFurthermore, in an embodiment, the light receiving means may be a telescope system with CCD, which can be mounted on a 3D adjustment frame as needed, which can ensure that the slit image entering the CCD is sharp and clear. Furthermore, the imaging position of the exiting light under different

Bedingungen durch das Teleskopsystem mit CCD identifiziert und aufgezeichnet werden.Conditions are identified and recorded by the telescope system with CCD.

Zudem soll die Genauigkeit der Lichtempfangseinrichtung abhängig von derIn addition, the accuracy of the light-receiving device should depend on the

Beschichtungsdicke und von dem Verhältnis des Brechungsindex der beschichteten Filmschicht zum Brechungsindex des Beschichtungssubstrats ausgewählt werden. Insbesondere ist vorgesehen: Je dünner die Dicke der beschichteten Filmschicht ist, desto höher ist die erforderliche Genauigkeit der Lichtempfangseinrichtung; oder, je näher das Verhältnis descoating thickness and the ratio of the refractive index of the coated film layer to the refractive index of the coating substrate. Specifically, the thinner the thickness of the coated film layer, the higher the accuracy required of the light-receiving device; or, the closer the ratio of the

Brechungsindex der zu messenden Filmschicht zum Brechungsindex desRefractive index of the film layer to be measured to the refractive index of the

Beschichtungssubstrats bei 1 liegt, das heißt, je kleiner die Differenz zwischen den beidenCoating substrate is 1, that is, the smaller the difference between the two

Brechungsindexen ist, desto höher ist die Genauigkeit der Lichtempfangseinrichtung. Insgesamt hängt die Wahl der Genauigkeit für die Lichtempfangseinrichtung letztendlich von der tatsächlichen Anwendung ab.Refractive indexes, the higher the accuracy of the light receiving device. Overall, the choice of accuracy for the light receiving device ultimately depends on the actual application.

Nachdem die Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung kalibriert wurden, bleiben sie unverändert.After the positions of the collimator with slits and the light receiving device are calibrated, they remain unchanged.

° BE2022/5936° BE2022/5936

Dann, wie in Fig. 1 gezeigt, stellt die rote gepunktete Linie die Richtung des ursprünglich einfallenden Lichts dar, das direkt in das CCD zur Bildgebung eintritt, wobei die blaue gepunkteteThen, as shown in Fig. 1, the red dotted line represents the direction of the original incident light that enters the CCD directly for imaging, while the blue dotted

Linie ein Licht darstellt, das nur das Beschichtungssubstrat durchdringt, und wobei die grüne gestrichelte Linie ein Licht darstellt, das sowohl die beschichtete Filmschicht als auch dasline represents a light that penetrates only the coating substrate, and the green dashed line represents a light that penetrates both the coated film layer and the

Beschichtungssubstrat durchdringt. In den oben genannten Fällen bleibt der Einfallswinkel des einfallenden Lichts gleich.Coating substrate penetrates. In the above cases, the angle of incidence of the incident light remains the same.

Als Beispiel wird ein Fall, in dem der Brechungsindex der beschichteten Filmschicht größer ist als der Brechungsindex des Beschichtungssubstrats (also n1 > n2), genannt. Wenn keine zu messende Probe vorliegt, fällt das einfallende Licht direkt auf das CCD, wobei nun dieA case where the refractive index of the coated film layer is larger than the refractive index of the coating substrate (i.e., n1 > n2) is given as an example. If there is no sample to be measured, the incident light falls directly on the CCD, with the

Austrittsposition als Lo aufgezeichnet wird. Wenn das Licht durch das Beschichtungssubstrat einfällt, ist die Austrittsposition als L aufgezeichnet. Nach dem Beschichten desexit position is recorded as Lo. When the light is incident through the coating substrate, the exit position is recorded as L. After coating the

Beschichtungssubstrats ist die Austrittsposition des einfallenden Lichts als L: aufgezeichnet. Falls das Beschichtungssubstrat, der Brechungsindex der beschichteten Filmschicht, die Parameter des einfallenden Lichts (wie Wellenlängenbereich usw.) und der Einfallswinkel des Lichts (imcoating substrate, the exit position of the incident light is recorded as L:. If the coating substrate, the refractive index of the coated film layer, the parameters of the incident light (such as wavelength range, etc.) and the angle of incidence of the light (im

Allgemeinen von 30° oder 45°) ausgewählt sind, sind die Positionen Lo und L fixiert. Während des(Generally, 30° or 45°) are selected, the Lo and L positions are fixed. during the

Beschichtungsprozesses ändert sich die Position von L: relativ zu L, die auf dem CCD beobachtet wird, mit der Beschichtungsdicke. Durch die Beobachtung der Positionsänderung von L; kann derDuring the coating process, the position of L: relative to L observed on the CCD changes with the coating thickness. By observing the change in position of L; can he

Beschichtungsprozess, also die Überwachung und Messung der Beschichtungsdicke, in Echtzeit überwacht werden. Die Position von L relativ zu LO wird durch die Dicke desCoating process, i.e. the monitoring and measurement of the coating thickness, can be monitored in real time. The position of L relative to LO is determined by the thickness of the

Beschichtungssubstrats bestimmt, und die Position von L1 relativ zu L wird durch denCoating substrate determined, and the position of L1 relative to L is determined by the

Brechungsindex und die Dicke der beschichteten Filmschicht bestimmt.Refractive index and the thickness of the coated film layer are determined.

Die vorliegende Erfindung misst indirekt die Dicke der beschichteten Filmschicht, kann in einer Beschichtungsszene insbesondere im Beschichtungsprozess der transparentenThe present invention indirectly measures the thickness of the coated film layer, can be used in a coating scene, particularly in the coating process of the transparent

Filmschicht, verwendet werden, und kann während der Beschichtung eine Echtzeitüberwachung und -messung der Beschichtungsdicke realisieren.Film layer, can be used, and can realize real-time monitoring and measurement of coating thickness during coating.

Insbesondere wird das Verfahren zur indirekten Messung der Beschichtungsdicke durch die folgende Formel realisiert: d= LL, _ LiLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — tg6,) tg0, = nosinaIn particular, the method for indirectly measuring the coating thickness is realized by the following formula: d= LL i _ LiLo - LLo cosa(tga - tg6 i ) cosa(tga - tg6 i ) tg0 i = nosina

V/n12 — (nosina)? wobei in der Formel % für einen Einfallswinkel des Spaltlichts, 8: für einen Brechungswinkel des Spaltlichts nach Durchdringen der beschichteten Filmschicht, no für einen Brechungsindex von Luft und n: für einen Brechungsindex der beschichteten Filmschicht steht.V/n12 — (nosina)? where in the formula % stands for an incident angle of the slit light, θ: for a refraction angle of the slit light after penetrating through the coated film layer, no for a refractive index of air, and n: for a refractive index of the coated film layer.

Das Messprinzip wird im Folgenden deutlich erklärt, wobei es wieder Bezug auf Fig. 1 genommen wird.The principle of measurement is clearly explained below, again referring to FIG.

/ BE2022/5936/ BE2022/5936

Wenn keine Probe vorliegt, fällt das Spaltlicht unter einem bestimmten Einfallswinkel schräg auf die Lichtempfangseinrichtung ein, wobei zu diesem Zeitpunkt die Position des erzeugtenWhen there is no sample, the slit light is incident obliquely on the light receiving device at a certain angle of incidence, at which time the position of the generated

Spaltbildes Lo ist. Wenn ein unbeschichtetes Beschichtungssubstrat platziert wird, ist die Position des Spaltlichts, das auf die Lichtempfangseinrichtung unter dem gleichen Einfallswinkel einfällt,slit image is Lo. When an uncoated coating substrate is placed, the position of the slit light incident on the light receiving device at the same angle of incidence is

L. Beim Beschichten des Beschichtungssubstrats fällt das Spaltlicht unter dem gleichenL. When coating the coating substrate, the slit light falls under the same

Einfallswinkel ein, wobei die Position des zu diesem Zeitpunkt gebildeten Spaltbildes L: ist. Es sollte beachtet werden, dass sich die Position von L; zu diesem Zeitpunkt ständig ändert.angle of incidence, where the position of the slit image formed at that time is L:. It should be noted that the position of L; constantly changing at this point.

Die durch den Einfallspunkt auf der Beschichtungsoberfläche verlaufende Normallinie wird als Y-Achse festgelegt. Die Linie, wo sich die untere Oberfläche des Beschichtungssubstrats befindet, ist die X-Achse. Wenn keine Probe vorliegt, schneiden sich das einfallende Licht und die X-Achse bei Xo. Wenn ein unbeschichtetes Beschichtungssubstrat platziert wird, schneiden sich das einfallende Licht und die X-Achse bei X. Während des Beschichtungsprozesses desThe normal line passing through the point of incidence on the coating surface is set as the Y-axis. The line where the bottom surface of the coating substrate is is the X-axis. In the absence of a sample, the incident light and the X-axis intersect at Xo. When an uncoated coating substrate is placed, the incident light and the X-axis intersect at X. During the coating process of the

Beschichtungssubstrats schneiden sich das einfallende Licht und die X-Achse bei X4. Wie in Fig. 2 gezeigt, können gemäß den Positionen von Ls, L und L+ die Positionen von Xo, X und X4 kalibriert werden, wodurch das Probensubstrat und die Beschichtungsdicke indirekt kalibriert werden und schließlich eine Echtzeitüberwachung und -messung des Beschichtungsprozesses realisiert wird. Der Grund liegt darin, dass die Position von X von der Dicke und demCoating substrate, the incident light and the X-axis intersect at X4. As shown in Fig. 2, according to the positions of Ls, L and L+, the positions of Xo, X and X4 can be calibrated, thereby indirectly calibrating the sample substrate and the coating thickness, finally realizing real-time monitoring and measurement of the coating process. The reason is that the position of X depends on the thickness and the

Brechungsindex des Beschichtungssubstrats abhängt und die Position von X4 von der Dicke und dem Brechungsindex der beschichteten Filmschichte abhängt.index of refraction of the coating substrate and the position of X4 depends on the thickness and index of refraction of the coated film layer.

Weiter wird angenommen, dass der beschichtete Filmschicht eine Dicke von d: und einenIt is further assumed that the coated film layer has a thickness of d: and one

Brechungsindex von n: aufweist, und dass das Beschichtungssubstrat eine Dicke von da und einen Brechungsindex von na aufweist. Im Allgemeinen ist dy viel kleiner als d2, und die Größe von 6, und 82 hängen von der Größe von nı und na ab; und bei nı > na gilt 84 < 82. Daher sind LoL und LoL: viel größer als LL. Während des Messprozesses sind LoL und LoL: einfacher zu messen als LL. Deshalb wird im Messprozess der Wert von LL; gemessen, indem Lo, L und L4 kalibriert werden, anstatt L und L zur Messung des Werts von LL direkt zu kalibrieren.refractive index of n: and that the coating substrate has a thickness of da and a refractive index of na. In general, dy is much smaller than d2, and the magnitude of 6, and 82 depend on the magnitude of nı and na; and for nı > na, 84 < 82. Therefore, LoL and LoL: are much larger than LL. During the measurement process, LoL and LoL are: easier to measure than LL. Therefore, in the measurement process, the value of LL; measured by calibrating Lo, L, and L4 instead of directly calibrating L and L to measure the value of LL.

In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Einfallswinkel 30°, mit nı > n2, wobei die Dicke der beschichteten Filmschicht sehr dünn ist, so dass der Abstand zwischen L‘' und L sehr klein ist.In one embodiment, the angle of incidence is 30°, with nı > n2, and the thickness of the coated film layer is very thin, so the distance between L″ and L is very small.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Werte von LoL und LoL; gemessen, und dann wird der Wert vonAt this point, the values of LoL and LoL; measured, and then the value of

LL; gemäfB den Werten von LoL und Lel: ermittelt, nämlich:LL; according to the values of LoL and Lel: determined, namely:

LL=LL-LL, aufgrund LLy = XX, x cos30° Lilo = XX X cos 3 0° gilt L,L = cos 3 0°(X4Xp — XX).LL=LL-LL, due to LLy = XX, x cos30° Lilo = XX X cos 3 0° applies L,L = cos 3 0°(X4Xp — XX).

Es wird weiterhin angenommen, dass beim direkten Eintritt des einfallenden Licht in das transparente Substrat der Brechungswinkel © ist, dass, wenn nach dem Beschichten das einfallende Licht in die beschichteten Filmschicht eintritt, der Brechungswinkel der erstenIt is further assumed that when the incident light enters the transparent substrate directly, the angle of refraction is .degree. That when, after coating, the incident light enters the coated film layer, the angle of refraction is the first

Brechung 9: ist, und dass, wenn das gebrochene Licht in das transparente Substrat eintritt, derRefraction 9: is, and that when the refracted light enters the transparent substrate, the

Brechungswinkel der zweiten Brechung 82 ist, wobei nach Analyse die Beziehung 6=6: erhalten ist.is the angle of refraction of the second refraction θ2, where upon analysis the relationship 6=6: is obtained.

Durch weitere Kombination mit Fig. 1 und Fig. 2 kann sich die folgende Beziehung ergeben:Through further combination with Fig. 1 and Fig. 2, the following relationship can result:

OX, = (d, +d,) xtg30°OX, = (d, +d,) xtg30°

OX =d, xtg30° + d, xtg6,OX =d, xtg30° + d, xtg6,

OX, =d, xtg0 +d, xtg6, n,sin30°=n,sin6 = n, sin, dann: sing, = 2e5in50° n1OX, =d, xtg0 +d, xtg6, n,sin30°=n,sin6 = n, sin, then: sing, = 2e5in50° n1

Daraus ist ersichtlich, dass in einem rechtwinkligen Dreieck eine rechtwinklige Seite, die dem eingeschlossenen Winkel 6,entspricht, nosin30° ist und die Hypotenuse n, ist, weswegen die andere rechtwinklige Seite /n,* — (nosin30°)2 ist, so: m sin 30’ n tgó, ZA AFrom this it can be seen that in a right triangle, one right angled side corresponding to the included angle 6, is nosin30° and the hypotenuse is n,, therefore the other right angled side is /n,* — (nosin30°)2, like this: m sin 30' n tgó, ZA A

In} —(n,sin30)? 4n?-n} m sin 30° n 190, = 2 5 ; zn = 2In} —(n,sin30)? 4n?-n} m sin 30° n 190, = 2 5 ; zn = 2

In“ —(n sin 30’) Jan? — n,In" —(n sin 30') Jan? — n,

LL = cos 30° xd, x(tg30 —tg0,)LL = cos 30° xd, x(tg30 —tg0,)

LL = cos 30° x [d, x{(£g30 —tg6,) + d, x(tg30 -t90,)LL = cos 30° x [d, x{(£g30 —tg6,) + d, x(tg30 -t90,)

LL = cos 30° xd, x(£g30 -tg9) d - LL, Lb cos 30(£tg30° —t go) cos30({g30 tg)LL = cos 30° xd, x(£g30 -tg9) d - LL, Lb cos 30(£tg30° —t go) cos30({g30 tg)

Schließlich erfolgt gemäß dem Ausdruck von dı die Messung und Überwachung. derFinally, according to the expression of dı, measurement and monitoring takes place. the

Beschichtungsdicke.coating thickness.

Im Prozess zum Überwachens der Beschichtung des Beschichtungssubstrats sind unabhängig von n: > na oder n: < na (also ©; < 82 oder 6, > 82) nur die Positionen von L1 unterschiedlich. Im Fall von mehreren dielektrischen Filmen kann in Betracht gezogen werden, das Substrat und ein fertig beschichteter Film als ein neues „Substrat“ zu verwenden werden und dann eine zurzeit beschichtete Filmschicht zu überwachen und zu messen. Falls mehrereIn the process of monitoring the coating of the coating substrate, regardless of n: > na or n: < na (i.e. ©; < 82 or 6, > 82), only the positions of L1 are different. In the case of multiple dielectric films, one can consider using the substrate and a finished coated film as a new "substrate" and then monitoring and measuring a currently coated layer of film. If several

Schichten von Filmen kontinuierlich beschichtet werden, kann in Betracht gezogen werden, während des Bewegungsprozesses einige spezielle Positionen von Ly zu überwachen, die anzeigen, dass die entsprechende Filmschicht die erforderliche Beschichtungsdicke erreicht hat, wobei dieser Uberwachungs- und Steuerprozess sogar automatisiert gesteuert werden kann.Layers of films are continuously coated, it can be considered to monitor some specific positions of Ly during the moving process, indicating that the corresponding film layer has reached the required coating thickness, this monitoring and control process can even be automated.

Aus der Beschreibung des in der vorliegenden Erfindung offenbarten Verfahrens zurFrom the description of the method disclosed in the present invention

Messung und Überwachung der Beschichtungsdicke und dessen Prinzip ist ersichtlich, dass dasMeasurement and monitoring of the coating thickness and its principle can be seen that the

) BE2022/5936) BE2022/5936

Verfahren im Prinzip einfach ist, bequem zu bedienen ist, die Mängel des Standes der Technik effektiv überwindet, und die Messung der Beschichtungsdicke während der Beschichtung sowie vorteilhafte Wirkungen der Überwachung realisieren kann.Method is simple in principle, convenient to operate, effectively overcomes the shortcomings of the prior art, and can realize the measurement of the coating thickness during coating, as well as advantageous effects of monitoring.

Gemäß einem weiteren Aspekt offenbaren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ferner ein System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke, das hauptsächlich das vorstehend beschriebene Verfahren zur Überwachung und Messung einerAccording to another aspect, embodiments of the present invention further disclose a coating thickness monitoring and measurement system mainly comprising the above-described coating thickness monitoring and measurement method

Beschichtungsdicke verwendet, wobei das System insbesondere eine Lichtquelle, einenCoating thickness used, the system in particular a light source, a

Kollimator mit Spalten, einen Auflagetisch und eine Lichtempfangseinrichtung umfasst; wobei die Lichtquelle durch den Kollimator mit Spalten geführt ist und zur Erzeugung voncollimator with slits, a support table and a light receiving device; wherein the light source is passed through the collimator with slits and for generating

Spaltlicht verwendet ist; wobei der Auflagetisch zwischen dem Kollimator mit Spalten und derslit light is used; wherein the support table between the collimator with columns and the

Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist und zum Tragen des Beschichtungssubstrats verwendet ist, wobei auf dem Auflagetisch das Beschichtungssubstrat beschichtet wird; wobei die Lichtempfangseinrichtung dazu verwendet wird, das den Auflagetisch durchdringende Spaltlicht zu empfangen, ein Spaltbild zu erzeugen und eine Position deslight receiving means is arranged and used for supporting the coating substrate, on the support table the coating substrate is coated; wherein the light receiving means is used to receive the slit light penetrating the support table, to form a slit image and a position of the

Spaltbildes aufzuzeichnen, wodurch abhängig von der aufgezeichneten Position des Spaltbildes die Berechnung und Überwachung der Beschichtungsdicke erleichtert werden.to record the slit image, thereby facilitating the calculation and monitoring of the coating thickness depending on the recorded position of the slit image.

In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Auflagetisch kreisförmig ist und an seinem Rand gleichmäßig mit Winkelgrad eingraviert ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, beträgt der gesamte Umfang insgesamt 360 Grad, wobei die die minimale Skala Winkelminute ist, wobei gleichzeitig auf dem Auflagetisch eine A-B-Linie und eine C-D-Linie markiert sind, wobei die A-B-In one embodiment, it is provided that the support table is circular and is evenly engraved on its edge with angular degrees. As shown in Fig. 3, the total circumference is 360 degrees in total, the minimum scale being minutes of arc, at the same time an A-B line and a C-D line are marked on the support table, the A-B

Linie senkrecht zum einfallenden Spaltlicht steht, wobei ein Winkel zwischen der C-D-Linie und der A-B-Linie ein Einfallswinkel des Spaltlichts ist; wobei ein unterer Rand des Beschichtungssubstrats entlang der C-D-Linie angeordnet ist, so dass das Spaltlicht unter einem eingestellten Einfallswinkel auf die Beschichtungsoberfläche des Beschichtungssubstrats einfällt.line is perpendicular to the incident slit light, with an angle between the C-D line and the A-B line being an incident angle of the slit light; wherein a lower edge of the coating substrate is arranged along the C-D line so that the slit light is incident on the coating surface of the coating substrate at a set angle of incidence.

Und aufgrund der Position des Spaltbildes auf der Lichtempfangseinrichtung, z. B. auf demAnd due to the position of the slit image on the light receiving device, e.g. B. on the

CCD, kann zu demselben Zeitpunkt immer nur ein Spaltbild beobachtet werden. Daher ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Lichtempfangseinrichtung mit einemCCD, only one slit image can be observed at a time. It is therefore provided in one embodiment that the light-receiving device with a

Überwachungsterminal verbunden ist, das zum Anzeigen und direktes Lesen des von deris connected to the monitoring terminal, which is used to view and directly read the data from the

Lichtempfangseinrichtung erzeugten Spaltbildes und zum Aufzeichnen der entsprechendenLight receiving device generated slit image and for recording the corresponding

Position verwendet wird.position is used.

In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Überwachungsterminal ferner über eine eingebaute Formel zur Berechnung einer Beschichtungsdicke verfügt und dazu verwendetIn one embodiment, it is provided that the monitoring terminal also has and uses a built-in formula for calculating a coating thickness

Ist, gemäß dieser Formel die Beschichtungsdicke in Echtzeit zu berechnen und überwachen sowie Berechnungs- und Überwachungsergebnisse auf dem Überwachungsterminal anzuzeigen.Is to calculate and monitor the coating thickness in real time according to this formula, and display calculation and monitoring results on the monitoring terminal.

Die Formel lautet:The formula is:

a LL, _ __LaLo — LLo cosa(tga — tg0,) cosa(tga — tg01) tg0, = nosinaa LL, _ __LaLo — LLo cosa(tga — tg0,) cosa(tga — tg01) tg0, = nosina

V/n12 — (nosina)? wobei in der Formel & für einen Einfallswinkel des Spaltlichts, 8: für einen Brechungswinkel des Spaltlichts nach Durchdringen der beschichteten Filmschicht, no für einen Brechungsindex von Luft und n: für einen Brechungsindex der beschichteten Filmschicht steht.V/n12 — (nosina)? where in the formula & stands for an incident angle of the slit light, θ: for a refraction angle of the slit light after penetrating through the coated film layer, no for a refractive index of air, and n: for a refractive index of the coated film layer.

Ferner ist das Uberwachungsterminal ferner mit einer Beschichtungsanlage verbunden und ist dazu verwendet, abhängig von den Berechnungs- und Überwachungsergebnissen dieFurthermore, the monitoring terminal is also connected to a coating facility and is used to, depending on the calculation and monitoring results, the

Beschichtungsanlage in Echtzeit zu steuern, um eine automatische Steuerung des gesamtenCoating system real-time control to provide automatic control of the whole

Beschichtungsprozesses zu ermöglichen.to enable the coating process.

Das in der vorliegenden Erfindung offenbarte System zur Überwachung und Messung einerThe system disclosed in the present invention for monitoring and measuring a

Beschichtungsdicke funktioniert wie folgt: 1) Auf dem Auflagetisch liegt keine Probe vor, wobei das einfallende Licht direkt in dieCoating thickness works as follows: 1) There is no sample on the support table, and the incident light shines directly into the

Lichtempfangseinrichtung eintritt (der Lichtweg ist durch die rote durchgezogene Linie in Fig. 1 dargestellt), wobei nach dem Einstellen des Überwachungssystems dieLight receiving device enters (the light path is shown by the red solid line in Fig. 1), wherein after setting the monitoring system, the

Lichtempfangseinrichtung ein helles Spaltbild beobachtet, wobei nun die Position des Spaltbildes auf der Lichtempfangseinrichtung als Lo markiert und aufgezeichnet wird; 2) ein Beschichtungssubstrat wird wie erforderlich auf dem Auflagetisch angeordnet (dabei wird die Beschichtungsoberfläche parallel zur CD-Linie angeordnet), wobei nun das einfallendelight-receiving device observes a bright slit image, now the position of the slit image on the light-receiving device is marked as Lo and recorded; 2) a coating substrate is placed on the stage as required (making the coating surface parallel to the CD line), now with the incident

Licht zuerst in das Beschichtungssubstrat und dann in die Lichtempfangseinrichtung eintritt (derLight enters the coating substrate first and then the light receiving device (the

Lichtweg ist durch die blau gepunktete Linie in Fig. 1 dargestellt). Zu diesem Zeitpunkt ändern sich die Position und Helligkeit des auf der Lichtempfangseinrichtung beobachteten Spaltbildes, und die Position des Spaltbildes zu diesem Zeitpunkt wird als L kalibriert und aufgezeichnet; 3) dann wird die Beschichtung auf dem Beschichtungssubstrat gestartet, wobei nun das das einfallende Licht zuerst in die Filmschicht, dann in das Beschichtungssubstrat und schließlich in die Lichtempfangseinrichtung eintritt (der Lichtweg ist durch die grüne lange gestrichelte Linie inLight path is shown by the blue dotted line in Fig. 1). At this time, the position and brightness of the slit image observed on the light-receiving device change, and the position of the slit image at that time is calibrated and recorded as L; 3) then the coating is started on the coating substrate, now the incident light enters the film layer first, then the coating substrate and finally the light receiving device (the light path is shown by the green long dashed line in

Fig. 1 darstellt). Die Position und Helligkeit des auf der Lichtempfangseinrichtung beobachteten1 represents). The position and brightness of the observed on the light receiving device

Spaltbildes ändern sich mit der Anderung des Brechungsindex der Filmschicht und derSlit image change with the change in the refractive index of the film layer and the

Beschichtungsdicke, so dass der Beschichtungsprozess und die Beschichtungssituation inCoating thickness, so the coating process and the coating situation in

Echtzeit überwacht können, und die Position des Spaltbildes zu diesem Zeitpunkt als L1 kalibriert und aufgezeichnet wird Nachdem der Brechungsindex der Filmschicht und der Einfallswinkel desCan be monitored in real time, and the position of the slit image at that time is calibrated and recorded as L1 After the refractive index of the film layer and the angle of incidence of the

Lichts bestimmt wurden, kann die Dicke der Filmschicht abhängig von der Position von L1 kalibriert werden. Das heißt, die Beschichtungsdicke ist in Echtzeit über daslight have been determined, the thickness of the film layer can be calibrated depending on the position of L1. That is, the coating thickness is real-time about the

Überwachungsterminal überwacht und gemessen.Monitoring terminal monitored and measured.

" BE2022/5936" BE2022/5936

Außerdem sollte beachtet werden, dass vor der Verwendung des Systems die Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung kalibriert werden müssen, wobei die Positionen nach der Kalibrierung unverändert bleiben.In addition, it should be noted that before using the system, the positions of the collimator with slits and the light receiving device must be calibrated, and the positions remain unchanged after calibration.

Erstens, bevor die zu messende Probe auf den Auflagetisch gelegt wird, wird zunächst derFirst, before the sample to be measured is placed on the support table, the

Kollimator und die Lichtempfangseinrichtung so eingestellt, dass sie ein klares und scharfesCollimator and the light receiving device adjusted so that they have a clear and sharp

Spaltbild anzeigen können, also, dass sie auf die Position von Lo in Fig. 1 eingestellt wird, wobei die Kalibrierung durchgeführt wird. Wenn sich keine Probe auf dem Auflagetisch befindet, sollte das austretende Licht immer an derselben Position auf dem CCD gehalten werden. Und vor jederCan display slit image, so that it is set to the position of Lo in Fig. 1, wherein the calibration is performed. When there is no sample on the stage, the exiting light should always be kept at the same position on the CCD. And in front of everyone

Verwendung des Systems sollte bestätigt werden, ob sich die Position von Lo geändert hat; wenn es eine Änderung gibt, muss das System erneut eingestellt und erneut korrigiert werden.Using the system, it should be confirmed whether the position of Lo has changed; if there is a change, the system must be readjusted and corrected again.

Zweitens, wenn das Beschichtungssubstrat platziert wird, ändert sich das Spaltbild von derSecond, when the coating substrate is placed, the slit image changes from that

Position von Lo zu der Position von L und nimmt die Helligkeit ab; da der Brechungsindex desposition from Lo to the position of L and decreases in brightness; since the refractive index of the

Beschichtungssubstrats unverändert bleibt, bleibt der Einfallswinkel des einfallenden Lichts auf das Beschichtungssubstrat ebenfalls unverändert, so dass der Abstand zwischen Lo und L ein fester Wert sein sollte. Wenn sich der Abstand ändert und unter der Voraussetzung, dass derCoating substrate remains unchanged, the angle of incidence of the incident light on the coating substrate also remains unchanged, so the distance between Lo and L should be a fixed value. If the distance changes and provided that the

Kollimator und die Lichtempfangseinrichtung fixiert sind, muss zuerst bestätigt werden, ob sich die Einfallsfläche des Beschichtungssubstrats auf der C-D-Linie des Auflagetisches befindet, wonach der Auflagetisch zur Anpassung des Einfallswinkels gedreht werden, bis LoL den gewünschten Wert erreicht.With the collimator and the light receiving device fixed, it is necessary to first confirm whether the incident surface of the coating substrate is on the CD line of the stage, then rotate the stage to adjust the angle of incidence until LoL reaches the desired value.

Es ist anzugeben, dass im anschließenden kontinuierlichen Beschichtungsprozess derIt is to be stated that in the subsequent continuous coating process the

Abstand zwischen Lo und L immer noch ein fester Wert ist.distance between Lo and L is still a fixed value.

Wenn die Beschichtung beginnt, ändert sich das Bild des Spaltes von der L-Position zur L+-As coating begins, the image of the gap changes from the L position to the L+-

Position, deren Helligkeit geringer als die an der L-Position ist. Mit der Änderung der Dicke der beschichteten Filmschicht ändert sich die Position von L ständig, wobei die Änderung der Position von L indirekt die Änderung der Dicke der beschichteten Filmschicht widerspiegelt. Daher kann während des Beschichtungsprozesses durch Überwachung der Position von L in Echtzeit derPosition whose brightness is lower than that at the L position. As the thickness of the coated film layer changes, the position of L changes constantly, with the change in position of L indirectly reflecting the change in the thickness of the coated film layer. Therefore, during the coating process, by monitoring the position of L in real time, the

Beschichtungsprozess (einschließlich der Beschichtungsdicke, der Beschichtung von mehrerenCoating process (including the coating thickness, the coating of multiple

Filmschichten usw.) in Echtzeit gesteuert werden. Falls eine entsprechende Hard- und Software zur Steuerung vorliegt, kann der gesamte Beschichtungsprozess automatisch gesteuert werden.film layers, etc.) can be controlled in real time. If appropriate hardware and software is available for control, the entire coating process can be controlled automatically.

Die verschiedenen Ausführungsbeispiele in der vorliegenden Beschreibung werden in progressiver Weise beschrieben. Jedes der Ausführungsbeispiele konzentriert sich auf dieThe various embodiments in the present description will be described in a progressive manner. Each of the embodiments focuses on the

Unterschiede zu anderen Ausführungsbeispielen. Identische bzw. ähnliche Teile zwischen den verschiedenen Ausführungsbeispielen können sich aufeinander beziehen. Da die in denDifferences from other embodiments. Identical or similar parts between the different embodiments may refer to each other. Since the in the

Ausführungsbeispielen offenbarte Vorrichtung dem in den Ausführungsbeispielen offenbartenEmbodiments disclosed device disclosed in the embodiments

Verfahren entspricht, wird sie relativ einfach beschrieben, wobei ihre relevante Teile auf dieprocedure, it is described in a relatively simple manner, with its relevant parts on the

Beschreibung des Verfahrens verwiesen werden können.Description of the procedure can be referenced.

Durch die obige Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele wird ermöglicht, dass der Fachmann die vorliegende Erfindung implementieren oder verwenden kann. VerschiedeneThe above description of the disclosed embodiments enables those skilled in the art to implement or use the present invention. Different

Modifikationen an diesen Ausführungsbeispielen sind für den Fachmann naheliegend.Modifications to these embodiments will be obvious to those skilled in the art.

Die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können in anderen Ausführungsbeispielen implementiert werden, ohne vom Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The general principles defined herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit or scope of the present invention.

Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt,Therefore, the present invention is not limited to the embodiments shown herein,

sondern sollte dem weitesten Umfang entsprechen, der mit den hierin offenbarten Prinzipien und neuen Besonderheiten übereinstimmt.but should be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

Claims (10)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Verfahren zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke, umfassend: — Erzeugen eines Spaltbildes durch Einfallen eines Spaltlichts, das einen Kollimator mit Spalten durchdringt, auf eine Lichtempfangseinrichtung, und Aufzeichnen einer Position des Spaltbildes Lo; — Festlegen von Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung, Anordnen eines Beschichtungssubstrats zwischen dem Kollimator mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung, wobei das Spaltlicht schräg auf eine Beschichtungsoberfläche des Beschichtungssubstrats fällt, wobei eine Position des das Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L aufgezeichnet wird; — Beschichten der Beschichtungsoberfläche, und Aufzeichnen einer Position des das beschichtete Beschichtungssubstrat durchdringenden Spaltbildes L+; — Ermitteln, abhängig von Lo, L und L+, einer Beschichtungsdicke und Überwachen der Beschichtungsdicke.A method for monitoring and measuring a coating thickness, comprising: - forming a slit image by incident a slit light passing through a collimator having slits on a light receiving device, and recording a position of the slit image Lo; - setting positions of the slit collimator and the light-receiving device, placing a coating substrate between the slit collimator and the light-receiving device, wherein the slit light is obliquely incident on a coating surface of the coating substrate, recording a position of the slit image L penetrating the coating substrate; - coating the coating surface, and recording a position of the slit image L+ penetrating the coated coating substrate; - Determine, depending on Lo, L and L+, a coating thickness and monitor the coating thickness. 2. Verfahren zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 1, wobei unter Verwendung von Lo, L und L: die Beschichtungsdicke gemäß folgender Formel ermittelt wird: a LL, _ ___LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — te6,) tg0, = nosina V/n12 — (nosina)? wobei in der Formel a für einen Einfallswinkel des Spaltlichts, ©; für einen Brechungswinkel des Spaltlichts nach Durchdringen der beschichteten Filmschicht, no für einen Brechungsindex von Luft und n: für einen Brechungsindex der beschichteten Filmschicht steht.2. The method for monitoring and measuring a coating thickness according to claim 1, wherein using Lo, L and L: the coating thickness is determined according to the following formula: a LL, _ ___LaLo - LLo cosa(tga - tg6,) cosa(tga - te6 ,) tg0, = nosina V/n12 — (nosina)? where in the formula a for an incident angle of the slit light, ©; stands for a refraction angle of the slit light after penetrating the coated film layer, no for a refractive index of air, and n: for a refractive index of the coated film layer. 3. Verfahren zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 1, wobei die Genauigkeit der Lichtempfangseinrichtung von der Beschichtungsdicke und von dem Verhältnis des Brechungsindex der beschichteten Filmschicht zum Brechungsindex des Beschichtungssubstrats abhängt.3. A method for monitoring and measuring a coating thickness according to claim 1, wherein the accuracy of the light receiving device depends on the coating thickness and on the ratio of the refractive index of the coated film layer to the refractive index of the coating substrate. _ BE2022/5936_ BE2022/5936 4. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke, dadurch gekennzeichnet, dass es das Verfahren zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach einem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet, wobei — das System eine Lichtquelle, einen Kollimator mit Spalten, einen Auflagetisch und eine Lichtempfangseinrichtung umfasst; — die Lichtquelle durch den Kollimator mit Spalten geführt ist und zur Erzeugung von Spaltlicht verwendet ist; — der Auflagetisch zwischen dem Kollimator mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist und zum Tragen des Beschichtungssubstrats verwendet ist, wobei auf dem Auflagetisch das Beschichtungssubstrat beschichtet wird; — die Lichtempfangseinrichtung dazu verwendet wird, das den Auflagetisch durchdringende Spaltlicht zu empfangen, ein Spaltbild zu erzeugen und eine Position des Spaltbildes aufzuzeichnen, wodurch abhängig von der aufgezeichneten Position des Spaltbildes die Berechnung und Überwachung der Beschichtungsdicke erleichtert werden.4. A coating thickness monitoring and measurement system, characterized by using the coating thickness monitoring and measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein - the system comprises a light source, a collimator with slits, a support table and a light receiving device ; — the light source is passed through the collimator with slits and used to generate slit light; - the supporting table is arranged between the collimator with slits and the light receiving means and used for supporting the coating substrate, on which supporting table the coating substrate is coated; — the light receiving means is used to receive the slit light penetrating the support table, form a slit image and record a position of the slit image, thereby facilitating calculation and monitoring of the coating thickness depending on the recorded position of the slit image. 5. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 4, wobei vor der Verwendung Positionen des Kollimators mit Spalten und der Lichtempfangseinrichtung kalibriert werden, und die Positionen nach der Kalibrierung unverändert bleiben.5. A coating thickness monitoring and measurement system according to claim 4, wherein positions of the slit collimator and the light receiving device are calibrated before use, and the positions remain unchanged after the calibration. 6. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 4, wobei der Auflagetisch kreisförmig ist und an seinem Rand mit Winkelgrad eingraviert ist.6. The system for monitoring and measuring a coating thickness according to claim 4, wherein the support table is circular and is engraved with angular degrees on its edge. 7. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 6, wobei — auf dem Auflagetisch eine A-B-Linie und eine C-D-Linie markiert sind, — die A-B-Linie senkrecht zum einfallenden Spaltlicht steht, — ein Winkel zwischen der C-D-Linie und der A-B-Linie ein Einfallswinkel des Spaltlichts ist; — ein unterer Rand des Beschichtungssubstrats entlang der C-D-Linie angeordnet ist, so dass das Spaltlicht unter einem eingestellten Einfallswinkel auf die Beschichtungsoberfläche des Beschichtungssubstrats einfällt.7. System for monitoring and measuring a coating thickness according to claim 6, wherein - an AB line and a CD line are marked on the support table, - the AB line is perpendicular to the incident slit light, - an angle between the CD line and the A-B line is an incident angle of the slit light; - a lower edge of the coating substrate is arranged along the C-D line so that the slit light is incident on the coating surface of the coating substrate at a set angle of incidence. 8. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 4, wobei die Lichtempfangseinrichtung mit einem Überwachungsterminal verbunden ist, das zum Anzeigen des von der Lichtempfangseinrichtung erzeugten Spaltbildes und zum Aufzeichnen der entsprechenden Position verwendet wird.8. A coating thickness monitoring and measuring system according to claim 4, wherein said light receiving means is connected to a monitoring terminal used for displaying the slit image generated by said light receiving means and recording the corresponding position. 9. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 8, wobei dass das Überwachungsterminal über eine eingebaute Formel zur Berechnung einer9. System for monitoring and measuring a coating thickness according to claim 8, wherein that the monitoring terminal has a built-in formula for calculating a Beschichtungsdicke verfügt und dazu verwendet ist, gemäß dieser Formel die Beschichtungsdicke in Echtzeit zu berechnen und überwachen sowie Berechnungs- und Überwachungsergebnisse auf dem Überwachungsterminal anzuzeigen, wobei die Formel lautet: a LL, _ ___LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — te6,) tg0, = nosina V/n12 — (nosina)? wobei in der Formel a für einen Einfallswinkel des Spaltlichts, 8: für einen Brechungswinkel des Spaltlichts nach Durchdringen der beschichteten Filmschicht, no für einen Brechungsindex von Luft und n: für einen Brechungsindex der beschichteten Filmschicht steht.coating thickness and is used to calculate and monitor the coating thickness in real time and display calculation and monitoring results on the monitoring terminal according to this formula, where the formula is: a LL, _ ___LaLo — LLo cosa(tga — tg6,) cosa(tga — te6,) tg0, = nosina V/n12 — (nosina)? where in the formula a stands for an incident angle of the slit light, θ: for a refraction angle of the slit light after penetrating through the coated film layer, no for a refractive index of air, and n: for a refractive index of the coated film layer. 10. System zur Überwachung und Messung einer Beschichtungsdicke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungsterminal ferner mit einer Beschichtungsanlage verbunden ist und dazu verwendet ist, abhängig von den Berechnungs- und Überwachungsergebnissen die Beschichtungsanlage in Echtzeit zu steuern.10. The system for monitoring and measuring a coating thickness according to claim 9, characterized in that the monitoring terminal is further connected to a coating facility and used to control the coating facility in real time depending on the calculation and monitoring results.
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CZ299672B6 (en) * 2006-05-30 2008-10-08 Fakulta chemicko-technologická Method of measuring thickness of non-stationary thin layers and optical thickness gauge
CN111189397A (en) * 2019-01-22 2020-05-22 云南民族大学 Transparent film thickness measuring device and method

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