CN116815148A - 一种镀膜厚度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镀膜厚度测量方法，属于真空镀膜技术领域，通过对基片待镀膜面的背面进行铣磨，使背面形成带角度的凹槽以破坏基片的平行度，然后对基片待镀膜面进行镀膜，镀膜过程中激光对镀膜厚度进行光学监控时，基片两个面不平行，不会导致干涉现象，避免激光光控的信号干涉问题，使镀膜膜层的厚度测量更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及真空镀膜技术领域，尤其是涉及镀膜厚度测量方法。
背景技术
真空镀膜是在真空环境中通过热蒸发、粒子溅射等方式将膜层材料沉积到基板上的物理气相沉积过程。为了获取在沉积过程中膜层实际厚度变化，通常可以通过监控物理厚度和光学厚度的方式来获得。
物理尺度的控制方式可以采用晶控的方式来获取，其原理在于预先设定膜层材料的密度，再通过实时监控晶控片的振荡频率来获取沉积到晶控片上的膜层质量，推算出膜层材料的厚度；而由于在实际加工过程中，工艺的系统误差可能会带来膜层的密度差异，此外，在光学薄膜领域所应用的本质就是光谱特性，所以通过膜层的光强信号的变化，更符合实际的应用需求。
光控方法又可以划分为直接光控与间接光控，直接光控方式为光直接照射产品或光控片的表面，监控产品或光控片镀膜面的光强信号变化，优点在于直接获取产品的光强信号变化；间接光控方式则不是直接监控产品，而是提前获得其他位置与产品之间的膜层厚度差异比值，通过该比值的关系监控其他位置的光强变化，其优点在于可以使用多个光控片，缺点在于无法获得实际的产品上的光强信号。而直接光控方式又依据光源的类型，可以分为白光光控和激光光控，白光光控的光源为卤素灯，信号为全光谱的信号，经过分光光度计来获取对应光控波长的光强信号，而其缺点在于分光光度计的单色性对比激光器的单色性要差，往往在有着高精度的薄膜光谱特性要求时，就无法实现。
在制备有着高精度光谱特性要求的薄膜时，往往需要采用激光直接光控的方式进行制备；而由于在制备过程中，探测光强信号变化时会形成干涉现象。激光的单色性好，当激光垂直入射基片时，在基片的两个面平行度较好的时候，并且由于两个面存在一定的界面反射的时候，由此形成一定法布里-帕罗腔的特性，造成探测到光强变化的时候会带来一定干涉，接受到的信号具有噪声；为了解决这个问题，以往采用的方式是通过在背面镀AR膜，将背面的反射率降低，从而消除法布里-帕罗腔的形成方式。而采用镀膜的方式，往往成本较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种成本低的能够消除激光直接光控过程中由于基片两个面平行导致的干涉现象的镀膜厚度测量方法。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种镀膜厚度测量方法，包括以下步骤：
对基片进行冷加工：对基片需要镀膜的待镀膜面的背面进行铣磨，使背面形成带角度的凹槽以破坏基片的平行度；
镀膜：对基片的待镀膜面进行镀膜；
对镀膜厚度进行光学监控：采用激光对基片的镀膜厚度进行直接光控。
进一步的，对基片进行冷加工步骤具体为：
对待镀膜面以及背面进行贴膜保护；
确定背面的开槽区域，将背面开槽区域的保护膜去除；
对基片背面去除保护膜的区域铣磨出不同的深度形成带角度的凹槽；
对带角度的凹槽进行研磨抛光。
进一步的，开槽区域为激光光控监控的编码所在位置。
进一步的，对待镀膜面以及背面进行贴膜保护步骤中，保护膜为白膜保护膜、蓝膜保护膜、UV膜中的任意一种。
进一步的，对基片背面去除保护膜的区域铣磨出不同的深度形成带角度的凹槽具体为：将基片放置在角度家具的斜面上，待镀膜面与斜面贴合，磨头水平移动，在背面磨出带角度的凹槽。
进一步的，对基片进行冷加工步骤还包括清洗步骤，具体为：将基片清洗后，撕去保护膜，采用超声波对基片整体进行清洗。
进一步的，凹槽所在的平面与镀膜面形成的夹角为0.15～1度。
进一步的，所述基片为晶圆，尺寸为直径为6-12英寸，厚度为3～10mm，不同直径的基片上凹槽的厚度不同。
进一步的，所述待镀膜面与所述背面平行。
进一步的，在对镀膜厚度进行光学监控步骤中，采用激光作为监控光，激光垂直入射基片，通过探测基片上在镀膜过程的光强信号变化，来识别镀膜膜层的厚度变化，由于背面设置了带角度的凹槽，使得监控位置待镀膜面与背面不平行，破坏平行度，从而消除了干涉现象。
相比现有技术，本发明镀膜厚度测量方法通过对基片待镀膜面的背面进行铣磨，使背面形成带角度的凹槽以破坏基片的平行度，消除激光直接光控过程中由于基片两个面平行导致的干涉现象，避免激光光控的信号干涉问题，使镀膜膜层的厚度测量更加准确。
附图说明
图1为本发明镀膜厚度测量方法的流程图；
图2为图1的镀膜厚度测量方法中对基片进行冷加工的示意图。
图中：10、基片；11、凹槽；20、保护膜；30、角度治具；40、磨头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明镀膜厚度测量方法，包括以下步骤：
对基片10进行冷加工：对基片10需要镀膜的待镀膜面的背面进行铣磨，使背面形成带角度的凹槽11以破坏基片10的平行度；
镀膜：对基片10的待镀膜面进行镀膜；
对镀膜厚度进行光学监控：采用激光对基片10的镀膜厚度进行直接光控。
具体的，基片10包括待镀膜面以及背面两个面，待镀膜面和背面相互平行并且为抛光面。正是由于待镀膜面和背面两个面平行度较好，并且由于两个面存在一定的界面反射，由此形成一定法布里-帕罗腔的特性，造成探测到光强变化的时候会带来一定干涉，接受到的信号具有噪声。在本实施例中，基片10为晶圆，基片10的尺寸为直径为6-12英寸，厚度为3～10mm
请继续参阅图2，具体的，对基片10进行冷加工步骤具体为：
对待镀膜面以及背面进行贴膜保护；
确定背面的开槽区域，将背面开槽区域的保护膜20去除；
对基片10背面去除保护膜20的区域铣磨出不同的深度形成带角度的凹槽11；
对带角度的凹槽11进行研磨抛光。
对待镀膜面以及背面进行贴膜保护步骤中，保护膜20为白膜保护膜、蓝膜保护膜、UV膜中的任意一种。对待镀膜面进行贴膜保护目的是保护待镀膜面的光洁度，防止待镀膜磨损。对背面进行贴膜保护目的是保护背面不开槽的区域的光洁度。开槽区域为激光光控监控的编码所在位置。开槽区域确定好后，利用钢尺画好需要开槽的位置，并用刀片沿线将保护膜20划破，最后将需要开槽的位置上保护膜20撕扯掉。装夹铣磨，如图2所示，将贴好保护膜20的基片10放置在角度治具30上，角度治具30一端的高度大于另一端，形成一个朝上的斜面。
将待开槽的面次(背面)朝上放置，使用固定夹具将基片10固定住；装好烧结砂轮磨头40，通过试走空刀确认好开槽的长度行程，并固定好限位卡槽；开启砂轮磨头40转动，并来回循环铣磨，直到对应凹槽11的深度达到需要的深度尺寸。
磨抛，将烧结砂轮磨头40更换为磨砂磨头，并在基片10的凹槽11上放置低目数的金刚砂进行反复研磨，使得凹槽11的粗糙度变小，但研磨时间达到规定时间后，将磨砂磨头更换为抛光磨头，并用自来水清洁凹槽，放置抛光液，来回反复地对凹槽11进行抛光，直到凹槽的光洁度达到规定的要求。
清洗，将基片10从设备上取下，用自来水将基片10上金刚砂清洗干净后，将保护膜20撕扯掉，用超声波进行清洗。
对基片10进行冷加工还包括对基片10进行外观检测的步骤，对基片10进行外观检测的步骤位于对待镀膜面以及背面进行贴膜保护步骤之前。
凹槽11所在的平面与镀膜面形成的夹角为0.15～1度。在本实施例中，基片10为晶圆，尺寸为直径为6-12英寸，厚度为3～10mm，不同直径的基片10上凹槽11的厚度不同。基片10的待镀膜面与背面平行。
在对镀膜厚度进行光学监控步骤中，采用激光作为监控光，激光垂直入射基片10，通过探测基片10上在镀膜过程的光强信号变化，来识别镀膜膜层的厚度变化，由于背面设置了带角度的凹槽11，使得监控位置待镀膜面与背面不平行，破坏平行度，从而消除了干涉现象。
相比现有技术，本发明镀膜厚度测量方法通过对基片10待镀膜面的背面进行铣磨，使背面形成带角度的凹槽11以破坏基片10的平行度，消除激光直接光控过程中由于基片10两个面平行导致的干涉现象，避免激光光控的信号干涉问题，使镀膜膜层的厚度测量更加准确。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种镀膜厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
对基片进行冷加工：对基片需要镀膜的待镀膜面的背面进行铣磨，使背面形成带角度的凹槽以破坏基片的平行度；
镀膜：对基片的待镀膜面进行镀膜；
对镀膜厚度进行光学监控：采用激光对基片的镀膜厚度进行直接光控。
2.根据权利要求1所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：对基片进行冷加工步骤具体为：
对待镀膜面以及背面进行贴膜保护；
确定背面的开槽区域，将背面开槽区域的保护膜去除；
对基片背面去除保护膜的区域铣磨出不同的深度形成带角度的凹槽；
对带角度的凹槽进行研磨抛光。
3.根据权利要求2所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：开槽区域为激光光控监控的编码所在位置。
4.根据权利要求2所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：对待镀膜面以及背面进行贴膜保护步骤中，保护膜为白膜保护膜、蓝膜保护膜、UV膜中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：对基片背面去除保护膜的区域铣磨出不同的深度形成带角度的凹槽具体为：将基片放置在角度家具的斜面上，待镀膜面与斜面贴合，磨头水平移动，在背面磨出带角度的凹槽。
6.根据权利要求2所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：对基片进行冷加工步骤还包括清洗步骤，具体为：将基片清洗后，撕去保护膜，采用超声波对基片整体进行清洗。
7.根据权利要求1所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：凹槽所在的平面与镀膜面形成的夹角为0.15～1度。
8.根据权利要求1所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：所述基片为晶圆，尺寸为直径为6-12英寸，厚度为3～10mm，不同直径的基片上凹槽的厚度不同。
9.根据权利要求1所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：所述待镀膜面与所述背面平行。
10.根据权利要求1所述的镀膜厚度测量方法，其特征在于：在对镀膜厚度进行光学监控步骤中，采用激光作为监控光，激光垂直入射基片，通过探测基片上在镀膜过程的光强信号变化，来识别镀膜膜层的厚度变化，由于背面设置了带角度的凹槽，使得监控位置待镀膜面与背面不平行，破坏平行度，从而消除了干涉现象。
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