CN116005124B - 镀膜换层判停方法、装置及镀膜控制设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种镀膜换层判停方法、装置及镀膜控制设备，所述方法包括：获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度；根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间；在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令；该技术方案，在镀膜厚度临近目标厚度时通过利用估计厚度来修正计算出镀膜膜层当前已镀膜的真实厚度，从而可以得到更加准确的换层判停时间，能够提升多层镀膜时的换层判停精度，提升镀膜质量。

Description

镀膜换层判停方法、装置及镀膜控制设备

技术领域

本申请涉及镀膜技术领域，特别是一种镀膜换层判停方法、装置及镀膜控制设备。

背景技术

在镀膜技术行业中，往往需要对产品镀上多层膜以达到所需使用功能，以制备光学器件为例，光学薄膜由多层高精度的膜层构成，膜层的实际厚度与理论厚度出现偏差时，会明显影响光学器件的实际光谱指标，甚至会导致光学器件称为不合格产品，由此可见，在镀膜时，必须实现准确地控制各层膜层厚度。

在镀膜换层判停时，通常是基于对膜厚实时检测的相关数据进行运算判断，然后作出换层判停指令；然而由于是在采集数据并运算之后才会发出判停指令，做出换层判停时相对于实际判停点必然会产生延迟，当镀膜层数较多时，这种延迟就会累计成较为明显的误差，严重影响了镀膜质量。

以光学薄膜镀膜中常用的宽光谱扫描法为例，宽光谱扫描法一般是以评价函数方法进行透射率监控，被镀膜产品放置在产品转盘上，在镀膜过程中，产品转盘带动被镀膜产品进行旋转，通过光谱仪实时扫描镀制薄膜的光谱特性，比较实测光谱曲线和理论光谱曲线之间的差异，最后以评价函数反馈比较结果来获得换层判停时机，由于是评价函数在在得到透射率误差极小值之后才会延迟发出判停指令，极小值点获取基于误差增长导致只能在获取极小值之后才能给出判停指令，而且光谱仪探测器各像元随机噪声也会带来误差，影响换层判停的准确性；特别是在制备层数较多的光学薄膜时，层数的增加会导致实际与理论透射率之间的误差累积，会使得镀膜的产品的实际光谱特性与目标光谱特性相差更大，严重时导致产品完全无法使用。

由此可见，现有的镀膜换层判停技术中，由于在作出换层判停指令时就存在无法回避的延迟情况，导致换层判停的精度较差，严重影响了产品镀膜质量，镀膜工艺的重复性也难以满足工业生产要求。

发明内容

基于此，有必要针对上述之一的技术缺陷，提供一种镀膜换层判停方法、装置及镀膜控制设备，提高多层镀膜时的换层判停精度，提升镀膜质量。

一种镀膜换层判停方法，包括：

获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度；

根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；

当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；

根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间；

在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令。

在一个实施例中，所述获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度，包括：

获取目标产品的离子束溅射的镀膜工艺文件；

从所述镀膜工艺文件中获取镀膜层数及其期望的各层膜层的物理厚度；

根据当前镀膜膜层的层号获取对应的膜层的物理厚度得到目标厚度。

在一个实施例中，所述根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度，包括：

根据离子束溅射镀膜的沉积速率计算目标产品的当前时刻已镀膜的估计厚度；

所述根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间，包括：

根据所述实际厚度与目标厚度之间的差值以及所述沉积速率计算所述镀膜膜层当前时刻距离换层处的换层判停时间。

在一个实施例中，所述当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度，包括：

当所述估计厚度达到所述目标厚度的设定比例时，获取所述目标产品的实时透射率；

基于所述实时透射率并采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度。

在一个实施例中，所述基于所述实时透射率并采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度，包括：

利用理论透射率计算函数计算估计厚度对应的透射率及其与实际透射率之间的基准透射率差值；

基于所述估计厚度随机生成厚度更新值；

利用所述理论透射率计算函数计算所述厚度更新值对应的透射率及其与实际透射率之间的更新透射率差值；

根据所述更新透射率差值和基准透射率差值并利用所述厚度更新值迭代更新所述估计厚度得到实际厚度。

在一个实施例中，所述的镀膜换层判停方法，还包括：

在产品转盘旋转状态下，通过光谱仪检测多个波长点所对应的光谱能量最低值和光谱能量最高值；

在产品转盘旋转的每圈中，在所述目标产品经过光谱仪检测位置时，通过光谱仪检测多个波长点所对应的实时光谱能量值；

根据所述光谱能量最低值、光谱能量最高值以及实时光谱能量值计算各个波长点所对应的透射率，逐圈拟合所述目标产品的波长-透射率曲线并更新；

根据最新的波长-透射率曲线获取所述目标产品当前时刻在各个波长点对应的实际透射率。

在一个实施例中，所述根据所述更新透射率差值和基准透射率差值并利用所述厚度更新值迭代更新所述估计厚度得到实际厚度，包括：

在设定的迭代条件下，比较所述更新透射率差值与基准透射率差值；其中，所述迭代条件包括：厚度寻优范围、迭代步长更新系数、以及最大迭代次数；

当所述更新透射率差值小于或等于所述基准透射率差值时，利用所述厚度更新值更新所述估计厚度，并利用所述更新透射率差值更新基准透射率差值；

当所述更新透射率差值大于所述基准透射率差值时，不更新所述估计厚度，根据所述迭代步长更新系数调小迭代步长；

重复利用随机生成的厚度更新值迭代更新所述估计厚度，直至达到最大迭代次数时得到当前已镀膜的实际厚度。

在一个实施例中，所述在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令，包括：

根据离子束溅射镀膜工艺的产品转盘的旋转角速度计算光谱仪检测的采样周期；

若所述换层判停时间大于所述采样周期，则在下一个采样周期到来之前，继续采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；

若所述换层判停时间小于等于所述采样周期，则在换层判停时间到达后输出换层判停指令。

一种镀膜换层判停装置，包括：

目标厚度获取模块，用于获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度；

估计厚度计算模块，用于根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；

真实厚度获取模块，用于当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；

判停时间计算模块，用于根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间；

换层判停控制模块，用于在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令。

一种镀膜控制设备，该镀膜控制设备用于控制真空镀膜机进行镀膜；所述镀膜控制设备被配置为执行所述的镀膜换层判停方法。

一种计算机设备，该计算机设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行；

所述一个或多个程序配置用于执行所述的镀膜换层判停方法的步骤。

一种计算机存储介质，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集；

所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行所述的镀膜换层判停方法的步骤。

上述镀膜换层判停方法、装置、镀膜控制设备、计算机设备及计算机存储介质，在镀膜过程中，通过获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度和计算估计厚度，在估计厚度接近于目标厚度时，根据目标产品的实时透射率对估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度，再计算出准确的换层判停时间并作出换层判停；该技术方案，在镀膜厚度临近目标厚度时通过利用估计厚度来修正计算出镀膜膜层当前已镀膜的真实厚度，从而可以得到更加准确的换层判停时间，能够提升多层镀膜时的换层判停精度，提升镀膜质量。特别是应用于基于宽光谱膜厚监控的光学设备镀膜中，可以避免换层判停点的延时缺陷，抑制了镀膜层数增加所带来的误差累积，保证了光学薄膜产品的光谱特性。

附图说明

图1是一个示例的光学薄膜制备的硬件框图；

图2是一个实施例的镀膜换层判停方法流程图；

图3是一个示例的圆周光谱能量曲线图；

图4是一个示例的波长-实时透射率曲线示意图；

图5是一个示例的采用随机搜索方法获取实际厚度的流程图；

图6是一个实施例的镀膜换层判停装置结构示意图；

图7是一示例的计算机设备的框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例的术语“包括”以及其他任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

本实施例提供的镀膜换层判停方法，可以应用在各种真空镀膜机中，在镀膜达到目标厚度而需要作出换层时，准确地输出换层判停指令，该技术方案，可以通过软件形式应用到真空镀膜机的控制设备中，为了便于阐述技术方案，下面实施例中将以离子束溅射镀膜机为例，并结合在光学薄膜制备工艺中换层判停进行辅助描述。

参考图1所示，图1是一个示例的光学薄膜制备的硬件框图，如图示，在真空腔室中，离子束溅射系统、离子源和产品转盘安装在真空腔室内，镀膜产品放置在产品转盘上，光源输出不同波长的测试光对产品转盘上的镀膜产品进行监测，控制设备通过光谱仪对光谱能量数据进行采集；在镀膜过程中，镀膜产品跟随产品转盘进行旋转，进行多层光学薄膜的镀膜，控制设备通过对镀膜产品的镀膜厚度监测，在换层判停时输出换层判停指令。

参考图2所示，图2是一个实施例的镀膜换层判停方法流程图，包括：

S10，获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度。

此步骤中，通过镀膜工艺获取到目标产品当前的镀膜膜层所需要镀膜达到的目标厚度；其中，目标产品是当前产品转盘上的镀膜产品，如光学镜片等，镀膜膜层的目标厚度是指镀膜工艺中该膜层期望达到的物理厚度。

在一个实施例中，可以获取目标产品的离子束溅射的镀膜工艺文件，从所述镀膜工艺文件中获取镀膜层数及其期望的各层膜层的物理厚度，然后根据当前镀膜膜层的层号获取对应的膜层的物理厚度得到目标厚度。

对于任意一个膜层来说，可以通过镀膜工艺文件获取到其膜层所对应的目标厚度；例如，通过离子束溅射的镀膜工艺文件，可以获取镀膜产品的基底光学导纳η₀、参考波长λ_D、镀膜层数K、目标厚度d_k(k＝1，2，…，K)以及镀膜材料光学导纳η_k等等。

在进入镀膜程序之前，控制产品转盘以ωrad/s的角速度进行旋转，在旋转稳定后启动离子源，开始镀膜程序，假设当前镀膜层数为第一层，则将层号设置为k＝1，同时初始化定时器为t＝0。

S20，根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度。

此步骤中，利用已知的镀膜速率以及镀膜时间计算镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；比如在离子束溅射镀膜中，离子束溅射镀膜的沉积速率较为稳定，此时通过沉积速率可以计算目标产品的当前时刻已镀膜的估计厚度。

在对镀膜产品进行膜厚监控时，通常可以从镀膜产品选择一个目标产品进行监控，有些镀膜工艺中，也可以在产品转盘上安装一个监控片来对各个镀膜产品镀膜膜层进行监测，在此，本实施例所指的目标产品是指需要进行镀膜的产品，对于采用的监控对象，根据各个真空镀膜机情况及其镀膜工艺而定，具体不做限定。

通常情况下，真空镀膜机的镀膜速率是稳定的，比如采用离子束溅射镀膜机进行镀膜时，薄膜沉积速率v比较稳定，因此可以计算当前时刻的估计厚度d_est，计算公式如下：

d_est＝v·t (1)

如上所述，薄膜沉积速率v，时间t可以从定时器实时读数，由此可以计算出当前时刻的估计厚度。

S30，当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度。

此步骤中，可以持续计算估计厚度，当估计厚度达到目标厚度的一定比例时，通过光谱仪检测实时的光谱能量数据获取目标产品的实时透射率，然后基于实时透射率，采用随机搜索方法对估计厚度进行修正，获得最接近于当前膜层已镀膜的实际厚度。

例如，当d_est≥a·d_k时，其中a为比例系数，可以取a＝99％，然后根据光谱仪采集的光谱能量数据计算出目标产品的实时透射率Y_reaz，再采用随机搜索方法对估计厚度d_est进行迭代更新得到实际厚度d_reaz。

在一个实施例中，可以包括如下：

S301，利用理论透射率计算函数计算估计厚度对应的透射率及其与实际透射率之间的基准透射率差值。

例如，利用理论透射率计算函数计算估计厚度d_est对应的基准透射率T_est1，并根据光谱仪检测的光谱能量数据计算实际透射率T_real。

为了准确地计算透射率，下面提供一个优选的实施例，具体包括如下步骤：

(I)在产品转盘旋转状态下，通过光谱仪检测多个波长点所对应的光谱能量最低值和光谱能量最高值。

为了实现准确触发光谱仪对光谱能量数据进行采集，需要确定目标产品在产品转盘上的角度位置，从而可以在准确的时间触发光谱仪采集光谱能量数据。

作为实施例，控制设备可以控制产品转盘以ωrad/s的角速度进行匀速旋转，然后每旋转1度通过光谱仪检测不同波长λ_i(i＝1，2，…，m)对应的光谱能量j(λ_i，θ)，θ＝1°，2°，…，360°，并上报到控制设备；在产品转盘旋转完一整圈后，控制设备得到360组光谱能量数据，控制设备选择一个参考波长λ_D，以此绘制参考波长λ_D情况下随角度θ变化的圆周光谱能量曲线。

如图3所示，图3是一个示例的圆周光谱能量曲线图，确定光谱能量最低时的能量J_b，光谱能量最高时的能量J_w，光谱能量介于最高和最低之间的能量J_t，据此，根据圆周光谱能量曲线的能量特征即可确定目标产品的角度位置θ_t。

(II)在产品转盘旋转的每圈中，在所述目标产品经过光谱仪检测位置时，通过光谱仪检测多个波长点所对应的实时光谱能量值；

在镀膜过程中，控制设备可以根据角度位置θ_t触发光谱仪采集光谱能量数据，由于镀膜过程中，产品转盘是以ωrad/s的角速度进行匀速旋转，从而在光谱能量为J_b、J_w和J_t时刻，触发光谱仪采集一次光谱能量数据，由此可以检测多个波长点所对应的实时光谱能量值。

(III)根据所述光谱能量最低值、光谱能量最高值以及实时光谱能量值计算各个波长点所对应的透射率，逐圈拟合所述目标产品的波长-透射率曲线并更新。

在每层镀膜膜层时，产品转盘需要旋转多圈，随着薄膜的增长，目标产品的实际透射率也会产生变化，此时，控制设备可以根据产品转盘每旋转一圈后光谱仪所采集的光谱能量数据，实时计算出并更新当前的透射率，计算公式可以如下：

其中，T(λ_i)表示波长λ_i下的透射率，J_b(λ_i)是波长λ_i下的光谱能量的最低值，J_w(λ_i)是波长λ_i下的光谱能量的最高值，J_t(λ_i)是光谱仪采集的目标产品波长λ_i下的光谱能量值。由此，可以形成旋转圈数μ及其对应的多个波长下的透射率数组，利用透射率数组可以拟合出一条波长-透射率曲线，如图4所示，图4是一个示例的波长-实时透射率曲线示意图，控制设备可以逐圈拟合出目标产品的波长-透射率曲线，并保持持续更新。

(IV)根据最新的波长-透射率曲线获取所述目标产品当前时刻在各个波长点对应的实际透射率。

控制设备可以从最新的波长-透射率曲线得到目标产品当前时刻在各个波长点对应的实际透射率，如图4中，当前控制设备当前最新拟合的波长-透射率曲线为μ＝3的波长-透射率曲线，通过该波长-透射率曲线可以计算当前时刻的实际透射率。

对于理论透射率计算函数，其计算方法可以根据指定波长λ_i下的基底光学导纳η₀、参考波长λ_D、镀膜层数K、目标厚度d_k(k＝1，2，…，K)以及镀膜材料光学导纳η_k来计算膜层厚度对应的透射率T_est，计算公式可以如下：

其中：

由此，通过上述理论透射率计算函数可以计算基准透射率T_est1，然后计算基准透射率T_est1与实际透射率T_real之间的基准透射率差值f₁，作为基准透射率差值。

S302，基于所述估计厚度随机生成厚度更新值。

对于生成厚度更新值方法，可以根据估计厚度d_est、更新迭代步长Δ_step以及设定范围内的随机数生成厚度更新值d_temp：

d_temp＝d_est+rand(-1,1)×Δ_step×0.1×d_est (4)

其中，rand(-1，1)表示-1到1之间的随机数，Δ_step为更新迭代步长。

S303，利用所述理论透射率计算函数计算所述厚度更新值对应的透射率及其与实际透射率之间的更新透射率差值。

具体的，根据厚度更新值d_temp并调用公式(3)，以d_temp替换d_est计算出更新透射率_xest2，然后调用透射率差值计算方法及实际透射率T_real计算更新透射率差值f₂。

S304，根据所述更新透射率差值和基准透射率差值并利用所述厚度更新值迭代更新所述估计厚度得到实际厚度。

作为实施例，对于迭代更新得到实际厚度的方法，参考图5，图5是一个示例的采用随机搜索方法获取实际厚度的流程图，可以包括如下：

①在设定的厚度寻优范围d_lim、更新迭代步长Δ_step及其更新系数h、以及最大迭代次数N的迭代条件下，比较更新透射率差值f₂与基准透射率差值f₁。

②当所述更新透射率差值小于或等于所述基准透射率差值时，利用所述厚度更新值更新所述估计厚度，并利用所述更新透射率差值更新基准透射率差值。

具体的，当f₂≤f₁且厚度更新值，且在厚度寻优范围d_lim内时，说明当前搜索方向是正确的，利用d_temp更新作为基准值的d_est，并利用f₂更新f₁，然后计算厚度更新值d_temp并进行下一次迭代计算。

③当所述更新透射率差值大于所述基准透射率差值时，不更新所述估计厚度，根据所述迭代步长更新系数调小迭代步长。

具体的，当f₂＞f₁时，说明当前搜索方向不正确，不更新基准值的d_est，同时，调小迭代步长的更新系数h，计算厚度更新值d_temp并进行下一次迭代。

④重复利用随机生成的厚度更新值迭代更新所述估计厚度，直至达到最大迭代次数时得到当前已镀膜的实际厚度。

在达到最大迭代次数N之前，重复执行迭代搜索过程，并在①-③的判断过程中不断搜索新的厚度更新值d_temp，不断接近于当前镀膜膜层的真实物理厚度，当更新次数达到最大迭代次数N时，将当前计算的厚度更新值d_temp作为实际厚度d_real。

上述技术方案，通过利用随机搜索与理论透射率计算相结合的方法，对估计厚度进行更新迭代，准确地计算得到接近于目标产品真实物理厚度的实际厚度。

S40，根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间。

如前述步骤，根据实际厚度与目标厚度之间的差值，利用较为稳定的沉积速率v计算镀膜膜层当前时刻距离换层处的换层判停时间t_est。

具体的，再次利用离子束溅射镀膜机的沉积速率稳定的特性，调用公式(2)并代入更新后得到的实际厚度d_real，实时计算当前时刻距离最佳换层处的换层判停时间t_est，计算式如下：

其中，t_est为换层判停时间，d_j为目标厚度，即当前镀膜膜层期望的物理厚度，d_real为计算的实际厚度。

S50，在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令。

此过程中，控制设备可以在计算得到换层判停时间t_est后，通过计时器进行计时，在等待时间t_est之后即输出换层判停指令进行换层。

在一个实施例中，由于实际厚度d_real是通过光谱仪周期采样光谱能量数据得到，因此，为了提高输出换层判停指令的准确性，当换层判停时间t_est超过一个采样周期时，可以在下一个采样周期时计算实际厚度d_real和换层判停时间t_est，然后再进行计时和等待。

据此，本实施例输出换层判停指令的技术方案，可以包括如下：

①根据离子束溅射镀膜工艺的产品转盘的旋转角速度计算光谱仪检测的采样周期。

例如，由于产品转盘是以ωrad/s的角速度进行旋转，光谱仪在产品转盘经过一圈时采集一次光谱能量数据，因此光谱仪的采样周期为

②若所述换层判停时间大于所述采样周期，则在下一个采样周期到来之前，继续采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度。

具体的，当t_est＞T_S时，说明在换层前光谱仪还可以采集一次光谱能量数据，因此可以延迟到下一个采样周期内再进行换层，此时在光谱仪采样到光谱能量数据后重复步骤S301至S304的过程再次修正得到前膜层已镀膜的实际厚度，直至t_est＜T_S时再进行换层。

③若所述换层判停时间小于等于所述采样周期，则在换层判停时间到达后输出换层判停指令。

具体的，当t_est＜T_S时，说明换层判停时间在当前的采样周期内，因此，控制设备在等待t_est后输出换层判停指令。

如果是在进行多层光学薄膜的镀膜，控制设备还可以控制定时器进行复位，，关闭离子源、光谱仪的监控、提示切换溅射靶材，令k＝k+1，准备下一个膜层的镀膜过程，直至所有膜层镀膜完毕。

综合上述实施例，本申请提供的换层判停方法，在镀膜厚度临近目标厚度时通过利用估计厚度来修正计算出镀膜膜层当前已镀膜的真实厚度，从而可以得到更加准确的换层判停时间，能够提升多层镀膜时的换层判停精度，提升镀膜质量。特别是应用于基于宽光谱膜厚监控的光学设备镀膜中，可以避免换层判停点的延时缺陷，抑制了镀膜层数增加所带来的误差累积，保证了光学薄膜产品的光谱特性，而且该技术方案可以使得镀膜工艺的重复性完全满足工业生产要求，在真空镀膜行业中具有重要的推广意义；而且该技术方案在目前应用实例中，极大提升了光学薄膜产品的质量，各种光谱指标参数相对于常规技术都有大幅度提升，特别是针对于多层镀膜的光学薄膜产品中，各层膜层的光谱指标参数与设计指标非常相近，效果明显。

为了更加清晰本申请提供的镀膜换层判停方案，下面阐述一个以多层光学薄膜制备工艺为例，采用离子束溅射镀膜机，并且采用基于宽光谱监控法来对镀膜产品的物理厚度进行监测的应用示例。

本应用示例中，假设采用高折射率材料为NB，低折射率材料为SiO₂，在光学器件上制备结构为12.9H41.5L53.1H23.3L41.7H205.7L49.8H88.9L的膜系，据此，整个光学薄膜的镀膜过程可分为初始化流程、产品定位流程以及实时监控流程三部分，具体包括如下步骤：

一、初始化流程

首先，控制真空镀膜机的通知各个硬件进行初始化，控制设备驱动产品转盘回到原点并静止，溅射靶材回到原点；然后加载镀膜工艺文件，获取靶材的基底光学导纳η₀、NB材料光学导纳η_H、SiO₂材料光学导纳η_L、监控波长最小值λ₁＝400nm、监控波长最大值λ₇₄₀＝740nm、参考波长λ_D＝400nm和总膜层数K＝8。

二、产品定位流程

控制设备控制产品转盘以ωrad/s的角速度旋转，产品转盘每旋转1°触发光谱仪采集一组光谱能量数据，光谱仪将不同波长λ_i(i＝1，2，…，740)的光谱能量j(λ_i，θ)(θ＝1°，2°，…，360°)上报到控制设备。

在产品转盘旋转完一整圈后，控制设备得到360组光谱能量数据，控制设备以此绘制参考波长为500nm情况下随角度θ变化的圆周光谱能量曲线，确定光谱能量最低时的能量J_b，光谱能量最高时的能量J_w，光谱能量介于最高和最低之间的能量J_t，根据圆周光谱能量曲线的特征确定光谱能量分别为J_b、J_w和J_t时对应的角度位置，同时确定溅射靶材所在的位置。

三、实时监控流程包括：

控制设备控制产品转盘以ωrad/s的角速度旋转，当产品转盘转速稳定后，启动离子源，当离子源完全启动后，进入离子束溅射镀膜程序，假设当前镀膜层数为k(k的初始值为1)，若k为奇数，η_k＝η_H，否则η_k＝η_L，每次换层后，定时器复位为t＝0，根据镀膜工艺文件得到镀膜膜层的目标厚度d_j。

在整个镀膜过程中，产品转盘以定速旋转，根据镀膜速率v计算当前时刻的估计厚度d_est。

通过步骤S301-S304的迭代更新估计厚度d_est获得实际厚度d_real，计算得到换层判停时间t_est；若换层判停时间t_est大于采样周期则延迟至下一个采样周期进行换层判停，若换层判停时间t_est小于采样周期为T_S；则在等待时间t_est之后输出换层判停指令，控制定时器复位，如果需要切换溅射靶材，则通知产品转盘切换溅射靶材，令镀膜序号k＝k+1，对下一层膜层进行镀膜，直到k达到最大镀膜层数8时止，在整个离子束镀膜流程结束。

本申请的技术方案，充分考虑了基于宽光谱检测法的离子束溅射镀膜机中的采样周期限制，采用随机搜索与理论透射率结合的方法，在临近期望厚度时预估镀膜当前层的最佳判停点，可以提升多层镀膜的换层判停精度，极大改善了宽光谱膜厚监控方法停镀点延时的问题，同时抑制了探测器各像元随机噪声，最大程度地抑制了层数增加时带来的误差累积，避免随着镀膜层数增加而导致精度变差的问题，保证了光学薄膜产品制备的稳定性和准确性。

下面阐述镀膜换层判停装置的实施例。

参考图6所示，图6是一个实施例的镀膜换层判停装置结构示意图，包括：

目标厚度获取模块10，用于获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度；

估计厚度计算模块20，用于根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；

真实厚度获取模块30，用于当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；

判停时间计算模块40，用于根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间；

换层判停控制模块50，用于在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令。

本实施例的镀膜换层判停装置可执行本申请的实施例所提供的一种镀膜换层判停方法，其实现原理相类似，本申请各实施例中的镀膜换层判停装置中的各模块所执行的动作是与本申请各实施例中的镀膜换层判停方法中的步骤相对应的，对于镀膜换层判停装置的各模块的详细功能描述具体可以参见前文中所示的对应的镀膜换层判停方法中的描述，此处不再赘述。

下面阐述真空镀膜机的实施例。

本申请提供一种镀膜控制设备，该镀膜控制设备用于控制真空镀膜机进行镀膜；所述镀膜控制设备被配置为执行任意实施例所述的镀膜换层判停方法。

上述实施例的镀膜控制设备，可以准确地定位到换层位置，从而可以提升多层镀膜的换层判停的精度，改善宽光谱膜厚监控方法换层判停点延时的缺陷，抑制了镀膜层数增加所带来的误差累积而导致的精度变差现象，保证了光学薄膜产品制备质量。

下面阐述计算机设备及计算机存储介质的实施例。

一种计算机设备，该计算机设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于执行上述的镀膜换层判停方法。

一种计算机存储介质，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行上述的镀膜换层判停方法。

在示例性实施例中，计算机可读存储介质可以是一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

如图7所示，图7是一示例的计算机设备的框图，该计算机设备可以包括以下一个或多个组件：处理组件102，存储器104，电源组件106，多媒体组件108，音频组件110，输入/输出(I/O)的接口112，以及通信组件116。

其中，处理组件102通常控制装置100的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作；存储器104被配置为存储各种类型的数据以支持在设备100的操作，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘；电源组件106提供电力；多媒体组件108提供一个输出接口的屏幕，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)；音频组件110被配置为输出和/或输入音频信号；I/O接口112为处理组件102和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮；通信组件116可以采用有线或无线方式的通信，接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，运营商网络(如2G、3G、4G或5G)，或它们的组合。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种镀膜换层判停方法，其特征在于，包括：

获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度；

根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；

当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；其中，所述估计厚度接近于所述目标厚度为持续计算的估计厚度达到目标厚度的一定比例；

根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间；

在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令。

2.根据权利要求1所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，所述获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度，包括：

获取目标产品的离子束溅射的镀膜工艺文件；

从所述镀膜工艺文件中获取镀膜层数及其期望的各层膜层的物理厚度；

根据当前镀膜膜层的层号获取对应的膜层的物理厚度得到目标厚度。

3.根据权利要求2所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，所述根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度，包括：

根据离子束溅射镀膜的沉积速率计算目标产品的当前时刻已镀膜的估计厚度；

所述根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间，包括：

根据所述实际厚度与目标厚度之间的差值以及所述沉积速率计算所述镀膜膜层当前时刻距离换层处的换层判停时间。

4.根据权利要求3所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，所述当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度，包括：

当所述估计厚度达到所述目标厚度的设定比例时，获取所述目标产品的实时透射率；

基于所述实时透射率并采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度。

5.根据权利要求4所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，所述基于所述实时透射率并采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度，包括：

利用理论透射率计算函数计算估计厚度对应的透射率及其与实际透射率之间的基准透射率差值；

基于所述估计厚度随机生成厚度更新值；

利用所述理论透射率计算函数计算所述厚度更新值对应的透射率及其与实际透射率之间的更新透射率差值；

根据所述更新透射率差值和基准透射率差值并利用所述厚度更新值迭代更新所述估计厚度得到实际厚度。

6.根据权利要求5所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，还包括：

在产品转盘旋转状态下，通过光谱仪检测多个波长点所对应的光谱能量最低值和光谱能量最高值；

在产品转盘旋转的每圈中，在所述目标产品经过光谱仪检测位置时，通过光谱仪检测多个波长点所对应的实时光谱能量值；

根据所述光谱能量最低值、光谱能量最高值以及实时光谱能量值计算各个波长点所对应的透射率，逐圈拟合所述目标产品的波长-透射率曲线并更新；

根据最新的波长-透射率曲线获取所述目标产品当前时刻在各个波长点对应的实际透射率。

7.根据权利要求6所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，所述根据所述更新透射率差值和基准透射率差值并利用所述厚度更新值迭代更新所述估计厚度得到实际厚度，包括：

在设定的迭代条件下，比较所述更新透射率差值与基准透射率差值；其中，所述迭代条件包括：厚度寻优范围、迭代步长更新系数、以及最大迭代次数；

当所述更新透射率差值小于或等于所述基准透射率差值时，利用所述厚度更新值更新所述估计厚度，并利用所述更新透射率差值更新基准透射率差值；

当所述更新透射率差值大于所述基准透射率差值时，不更新所述估计厚度，根据所述迭代步长更新系数调小迭代步长；

重复利用随机生成的厚度更新值迭代更新所述估计厚度，直至达到最大迭代次数时得到当前已镀膜的实际厚度。

8.根据权利要求6所述的镀膜换层判停方法，其特征在于，所述在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令，包括：

根据离子束溅射镀膜工艺的产品转盘的旋转角速度计算光谱仪检测的采样周期；

若所述换层判停时间大于所述采样周期，则在下一个采样周期到来之前，继续采用随机搜索方法对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；

若所述换层判停时间小于等于所述采样周期，则在换层判停时间到达后输出换层判停指令。

9.一种镀膜换层判停装置，其特征在于，包括：

目标厚度获取模块，用于获取目标产品的镀膜膜层对应的目标厚度；

估计厚度计算模块，用于根据镀膜速率计算所述镀膜膜层当前时刻已镀膜的估计厚度；

真实厚度获取模块，用于当所述估计厚度接近于所述目标厚度时，根据所述目标产品的实时透射率对所述估计厚度进行修正获得当前膜层已镀膜的实际厚度；其中，所述估计厚度接近于所述目标厚度为持续计算的估计厚度达到目标厚度的一定比例；

判停时间计算模块，用于根据所述目标厚度、实际厚度以及所述镀膜速率计算换层判停时间；

换层判停控制模块，用于在所述换层判停时间到达后输出换层判停指令。

10.一种镀膜控制设备，其特征在于，该镀膜控制设备用于控制真空镀膜机进行镀膜；所述镀膜控制设备被配置为执行权利要求1-8任一项所述的镀膜换层判停方法。