CN100371492C - 镀膜系统及其膜厚监控装置 - Google Patents

Abstract

一种膜厚监控装置，用以监控镀于一光学基板上的光学薄膜的厚度，包含一激光光源、一回归反射器(retro-reflector)及一光接收器。激光光源沿一第一路径发出穿透该光学薄膜的光束，回归反射器置于光学基板相对激光光源的另一侧，以反射光束并使光束以平行第一路径的一第二路径再次穿透光学薄膜，且光接收器接收沿第二路径穿透光学薄膜的光束。

Description

镀膜系统及其膜厚监控装置

技术领域

本发明有关一种膜厚监控装置，尤其有关一种用以监控镀于一光学基板上的光学薄膜厚度的膜厚监控装置。

背景技术

近年来光电产业的高速发展，使对相关光学组件的性能要求日益提高。因此，对于其上的光学镀膜精确度要求也更为严格，如此使利用膜厚监控装置来监控光学镀膜制作过程中的膜厚变得十分重要。

一般膜厚监控装置可区分为反射式膜厚监控装置及穿透式膜厚监控装置两种。图1A显示一反射式膜厚监控装置100，当激光光源102将光束入射至光学基板104上的光学薄膜106时，其中一部份光线被反射并被光接收器108接收，借以量测光学薄膜厚度。如图1A所示，因激光光源102与光接收器108位于光学基板104的同侧，使整体体积缩小而可安装于镀膜机的真空腔(未图示)外侧，达到安装及维护简单的目的。然而，上述装置以接收反射光来量侧，一旦角度略为倾斜将使反射光偏离光接收器108可接收范围，故对光学基板104的安装及角度校准非常敏感。尤其近年来光学镀膜机内设计为可放置数百片的光学基板，一一执行角度校准将十分费时。

图1B显示一穿透式膜厚监控装置200，其将激光光源202与光接收器208分置于光学基板204的两侧，使光接收器208接收穿透光学薄膜206的激光束，而可避免反射式膜厚监控装置200容易因基板倾斜造成光线偏移的问题。然而，激光光源202与光接收器208分置于光学基板204两侧的设计，将导致整个装置体积过于庞大且不易安装。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种膜厚监控装置，其能同时解决现有反射式及穿透式膜厚监控装置的问题，且可有效提高膜厚监控的准确度。

依本发明的设计，一种膜厚监控装置包含一激光光源、一回归反射器及一光接收器。激光光源沿一第一路径发出穿透该光学薄膜的光束，回归反射器置于光学基板相对激光光源的另一侧，以反射光束并使光束以平行第一路径的一第二路径再次穿透光学薄膜，且光接收器接收沿第二路径穿透光学薄膜的光束。

根据本发明的一种镀膜系统，包括：至少一镀膜源，用以提供至少一光学镀膜所需的材料；至少一载具，用以承载该光学镀膜；至少一光源，沿一第一路径发出穿透该光学镀膜的一光束；至少一回归反射器，置于该光学镀膜相对该光源的另一侧，以反射该光束并使该光束以平行该第一路径的一第二路径再次穿透该光学镀膜；及至少一光接收器，接收沿该第二路径穿透该光学镀膜的该光束。

采用本发明的设计，光线由激光光源发出至最后抵达光接收器，皆以光线穿透光学薄膜而非于光学基板上反射的方式来量测膜厚，故不会产生光学基板安装角度略为不佳即导致反射光偏离光接收器可接收范围的问题。再者，因激光光源与光接收器位于同侧，不仅可使整体体积缩小，且如此激光光源与光接收器可同时安装于镀膜机真空腔外侧，达到安装及维护简单的目的。另外，本发明设计使光接收器所接收的光束可通过光学薄膜两次，如此可增加光接收器量测值的敏感度，提高膜厚量测的准确度。

附图说明

图1A为一现有反射式膜厚监控装置示意图。

图1B为一现有穿透式膜厚监控装置示意图。

图2为显示本发明膜厚监控装置的一实施例的示意图。

图3为一示意图，显示本发明膜厚监控装置运用于一离子助镀的电子枪蒸镀实例。

图4为一示意图，显示本发明膜厚监控装置运用于等离子体溅镀的实例。

具体实施方式

请参考图2，依本发明的膜厚监控装置10包含一激光光源12、一光接收器18及一回归反射器(retro-reflector)20。激光光源12及光接收器18设置于光学基板14的同一侧且回归反射器20设置于光学基板14的另一侧。回归反射器20可将反射光以平行入射光行进路径方式反射回原光源处，且可获得光线在反射时几乎不会散开的效果。依本实施例，回归反射器20是采用一顶角反射棱镜(corner cube prism)结构。另外，回归反射器20也可以视实际需求变更为四边形反射棱镜、五边形反射棱镜、六边形反射棱镜等的多边形反射棱镜，也可以为具有双反射面、三反射面、四反射面等的多反射面反射器。

借由此一设计，当激光光源12发出的光束穿透光学薄膜16及光学基板14后立即遭遇回归反射器20，回归反射器20反射该光束，且使反射后的光束以平行入射光行进路径的另一路径行进再次穿透光学薄膜16。光接收器18设置于反射光穿透光学薄膜16后的路径上接收该反射光，而可获得量测光学薄膜16厚度的效果。

因此，借由此一运用回归反射器20的光学架构设计，光线由激光光源12发出至最后抵达光接收器18，皆以光线穿透光学薄膜16而非于光学基板14上反射的方式来量测膜厚，故不会产生光学基板14安装角度略为不佳即导致反射光偏离光接收器18可接收范围的问题。亦即，因光线并不于光学基板14上反射而是以平行入射光行进路径方式穿透光学基板14及光学薄膜16，纵使光学基板14略为倾斜，亦不会改变光线进入光接收器18的角度而可达上述效果。另一方面，因激光光源12与光接收器18位于同侧，不仅可使整体体积缩小，且如此激光光源12与光接收器18可同时安装于镀膜机真空腔(未图示)外侧，达到安装及维护简单的目的。因此，借由本发明的设计，可一并改善现有反射式及穿透式膜厚监控装置的缺点，并兼具反射式及穿透式膜厚监控装置的优点。

再者，依本发明的设计，激光光源12发出的光束穿过光学薄膜16一次后，再经由回归反射器20反射使光束再通过光学薄膜16一次方抵达光接收器18。亦即，本发明设计使光接收器18所接收的光束可通过光学薄膜16两次，如此可增加光接收器18量测值的敏感度，使膜厚的量测更为准确。

另外，如图2所示，回归反射器20表面可涂布一层全反射镀膜22，以更形确保反射光于回归反射器20的全反射，减少光线折射出外界的能量损失。另外，回归反射器20可直接固定于光学基板14相对激光光源一侧的背侧表面，或与光学基板14间隔一段距离设置均可。

图3为一示意图，显示本发明运用于一离子助镀(ion-beam assisteddeposition；IAD)的电子枪蒸镀(electron beam gun evaporation)实例。

如图3所示，镀膜机真空腔30内设置有一电子枪蒸发源32，借由高速电子的撞击将膜材料蒸发成气体，及一助镀的独立离子源34用以提高膜堆积密度及膜纯度。光学基板14固定于真空腔30内以一定速率旋转的夹持转盘36上，蒸发成气体的膜材料沉积于光学基板14上形成光学薄膜16。回归反射器20固定于夹持转盘36上对应光学基板14位置的背侧表面，当该夹持转盘36旋转至激光光源12发出的光束穿透光学薄膜16的位置时，借由夹持转盘36背侧表面设置的回归反射器20，可将穿透光学薄膜16的光束以平行入射方向的方式反射，而再次穿透该光学薄膜16，再由与激光光源12同侧的光接收器18接收。

图4为一示意图，显示本发明运用于等离子体溅镀(plasma sputteringdeposition)的实例。如图4所示，于一镀膜机真空腔40内，光学基板14与回归反射器20对应彼此位置，分别固定于以一定速率旋转的夹持圆筒42的两侧表面上。借由高压解离的荷能离子撞击靶材44，可于光学基板14上沉积形成光学薄膜16。当该夹持圆筒42旋转至激光光源12发出的光束穿透光学薄膜16的位置时，穿透该光学薄膜的光束经回归反射器20平行反射再次穿透该光学薄膜16，再由与激光光源12同侧的光接收器18接收。

基于上述本发明的各个应用例可知，本发明的膜厚监控装置无论运用于何种镀膜方式，皆能于镀膜机腔室内与不同的基板夹持机构形成良好搭配效果，且激光光源12与光接收器18可同时安装于镀膜机腔室外侧，达到前述安装及维护简单的目的。另外，光学薄膜16也可以直接形成于夹持机构上。

再者，虽然回归反射器20例示为固定于夹持机构上，但其并不限定，可固定于其它载具上，亦可与夹持机构(或其它载具)间隔一段距离设置，仅须位于激光光源12发出的光束的行进路径上达到反射目的即可。另外，激光光源12、光接收器18及回归反射器20的数量完全不限定，数量可以相同也可以相异，视实际需求例如考虑镀膜机腔室内光学基板14的配置及数量决定。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的本申请权利要求范围中。

Claims (16)

1.一种膜厚监控装置，用以监控镀于一光学基板上的光学薄膜的厚度，该光学基板固定于一夹持机构的一表面上，该膜厚监控装置包含：

至少一光源，沿一第一路径发出穿透该光学薄膜的一光束；

至少一回归反射器，置于该夹持机构相对该光源的另一侧，以反射该光束并使该光束以平行该第一路径的一第二路径再次穿透该光学薄膜；及

至少一光接收器，接收沿该第二路径穿透该光学薄膜的该光束。

2.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该夹持机构是以一定速率旋转，且当该夹持机构旋转至使该光学薄膜位于该第一路径上时，该光源发出的光束穿透该光学薄膜。

3.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该回归反射器是选自于顶角反射棱镜、多边形反射棱镜、多反射面反射器、表面涂布有全反射镀膜的反射器其中之一。

4.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该回归反射器是固定于该夹持机构表面或与该夹持机构间隔一段距离设置。

5.一种膜厚监控装置，用以监控镀于一光学基板上的光学薄膜的厚度，该膜厚监控装置包含：

至少一光源，沿一第一路径发出穿透该光学薄膜的一光束；

至少一回归反射器，置于该光学基板相对该光源的另一侧，以反射该光束并使该光束以平行该第一路径的一第二路径再次穿透该光学薄膜；及

至少一光接收器，接收沿该第二路径穿透该光学薄膜的该光束。

6.如权利要求5所述的膜厚监控装置，其特征在于该回归反射器是选自于顶角反射棱镜、多边形反射棱镜、多反射面反射器、表面涂布有全反射镀膜的反射器其中之一。

7.如权利要求5所述的膜厚监控装置，其特征在于该回归反射器是固定于该光学基板表面或与该光学基板间隔一段距离设置。

8.一种镀膜系统，包括：

至少一镀膜源，用以提供至少一光学镀膜所需的材料；

至少一载具，用以承载该光学镀膜；

至少一光源，沿一第一路径发出穿透该光学镀膜的一光束；

至少一回归反射器，置于该光学镀膜相对该光源的另一侧，以反射该光束并使该光束以平行该第一路径的一第二路径再次穿透该光学镀膜；及

至少一光接收器，接收沿该第二路径穿透该光学镀膜的该光束。

9.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于该镀膜源是选自于电子枪蒸发源、离子源、靶材其中之一。

10.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于还包括一腔室，用以容纳选自于该镀膜源、该载具、该光源、该回归反射器及该光接收器其中之一。

11.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于该回归反射器是选自于顶角反射棱镜、多边形反射棱镜、多反射面反射器、表面涂布有全反射镀膜的反射器其中之一。

12.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于该回归反射器是固定于该载具表面或与该载具间隔一段距离设置。

13.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于该回归反射器与该光源的数量不同。

14.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于该载具是以一定速率旋转，且当该载具旋转至使该光学镀膜位于该第一路径上时，该光源发出的光束穿透该光学镀膜。

15.如权利要求8所述的镀膜系统，其特征在于还包括一光学基板，该光学基板是被该载具所承载，且该光学基板上形成有该光学镀膜。

16.如权利要求15所述的镀膜系统，其特征在于该回归反射器是固定于该光学基板表面或与该光学基板间隔一段距离设置。

Images