CN117305796A - 一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 - Google Patents
一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117305796A CN117305796A CN202311256683.2A CN202311256683A CN117305796A CN 117305796 A CN117305796 A CN 117305796A CN 202311256683 A CN202311256683 A CN 202311256683A CN 117305796 A CN117305796 A CN 117305796A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- coating
- plating
- light
- shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 59
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 33
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 23
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 77
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/10—Glass or silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
- C23C14/3442—Applying energy to the substrate during sputtering using an ion beam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
- C23C14/545—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
- C23C14/547—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material using optical methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N2021/4126—Index of thin films
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种光学设备及镀膜方法，涉及光学设备技术领域。其中，光学设备包括机壳，机壳内设置有用于放置镀膜基片的工件盘，工件盘上均匀放置有镀膜基片以及陪镀片，还包括激光发射器、滤光片、起偏器、反射光组件、轰击组件、检偏器、光探测设备、数据分析处理设备和修正板。能够依据实时获取到的陪镀片膜层折射率而得到镀膜基片的膜层折射率，并且，数据分析处理设备在镀膜过程中依据所获得镀膜基片的膜层折射率而调节镀膜的沉积速率，并在镀膜过程中调整修正板的位置。镀制镜片过程中，即便多层膜的镀制需要频繁更换靶材，由于在镀膜过程中能实时监测镀膜材料的折射率，从而能够避免在镀膜过程中产生膜厚均匀性不容易控制的现象。
Description
技术领域
本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法。
背景技术
利用光波的干涉原理测量材料的光学特性，可以用仪器测量厚度、距离等，还能衡量材料内部的光学均匀性、折射率、表面平整度等更精密的参数。现有的测量设备在测量镜片光学均匀性、折射率、表面平整度等参数时，是将镜片镀制完成后再单独对已镀膜的镜片进行测量。
然而，在镀制镜片，尤其是负滤光片的过程中，多层膜的镀制需要频繁更换靶材，由于在镀膜过程中无法实时监测镀膜材料的折射率，从而在镀膜过程中容易产生膜厚均匀性不容易控制的情况。
为此，针对上述的技术问题还需进一步解决。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法，以在镀制镜片的过程中，即便多层膜的镀制需要频繁更换靶材，由于在镀膜过程中能够实时监测镀膜材料的折射率，从而能够避免在镀膜过程中产生膜厚均匀性不容易控制的情况。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明第一方面提供一种实时监测折射率的镀膜装置，包括机壳，所述机壳内设置有用于放置镀膜基片的工件盘，所述工件盘上均匀放置有所述镀膜基片以及将任一所述镀膜基片作为监测的陪镀片，还包括：
激光发射器，设置在所述机壳的外部；
滤光片，与所述激光发射器光信号连接，所述滤光片设置在所述机壳的外部并且位于靠近所述机壳侧；
起偏器，与所述滤光片光信号连接，所述起偏器设置在所述机壳的外部并且位于远离所述激光发射器侧的所述滤光片的一侧；
反射光组件，设置在所述机壳的内部，并且分别与所述起偏器和所述陪镀片光信号连接；
轰击组件，设置在所述机壳内；
检偏器，设置在所述机壳的外部，并且与所述反射光组件光信号连接；
光探测设备，与所述检偏器光信号连接，所述光探测设备设置在所述机壳的外部并且位于远离所述机壳侧的所述检偏器的一侧；
数据分析处理设备，设置在所述机壳的外部，并且同时与所述光探测设备和所述轰击组件通信连接；
修正板，穿过所述机壳并且与所述机壳相连接。
进一步地，所述反射光组件包括：
第一反射镜，分别与所述起偏器和所述陪镀片光信号连接；
第二反射镜，分别与所述陪镀片和所述检偏器光信号连接；
其中，所述第一反射镜的光轴垂直于所述第二反射镜的光轴。
进一步地，所述激光发射器、所述滤光片和所述起偏器以及所述第一反射镜之间成一条直线，并且所述激光发射器、所述滤光片和所述起偏器以及所述第一反射镜之间形成第一穿透路径。
进一步地，所述第一反射镜和所述陪镀片以及所述第二反射镜之间形成第一反射路径。
进一步地，所述第二反射镜和所述检偏器以及所述光探测设备之间成一条直线，并且所述第二反射镜和所述检偏器以及所述光探测设备之间形成第二穿透路径。
进一步地，所述轰击组件包括：
离子源，设置在所述机壳内，并且与所述数据采集分析设备通信连接；
靶材架，设置在所述机壳内；
靶材，设置在所述靶材架上，并且与所述离子源通过离子束流相连接。
进一步地，所述修正板根据目标位置进行目标方向位移，位于所述机壳内的所述修正板的端部位于所述靶材和所述工件盘之间。
进一步地，所述修正板与所述数据采集分析设备通信连接，所述数据采集分析设备内设置有控制所述修正板进行位移的控制模块。
本发明第二方面提供一种实时监测折射率的镀膜方法，包括：
轰击步骤，在机壳内设置真空环境，离子源轰击靶材，工件盘在旋转过程中，靶材轰击时产生的靶材原子沉积在位于工件盘上的镀膜基片以及陪镀片上；
透射步骤，激光光源发射器发射激光并且将激光入射至滤光片中，经滤光片筛选出的目标光信息入射至起偏器后实现光轴方向的选择，再穿过机壳上的透明窗后入射至第一反射镜；
反射光步骤，第一反射镜上的光信息入射至镀膜基片和陪镀片上产生干涉光，干涉光入射至第二反射镜后入射至检偏器；
数据采集步骤，检偏器将干涉光中的目标光信息通过后入射至光探测设备，光探测设备将光信号转换为电信号后，将电信号通讯传输至数据分析处理设备进行分析，从而依据获取到的陪镀片膜层折射率而得到镀膜基片的膜层折射率；
调节步骤，依据分析结果调整镀膜过程中修正板的位置而实现调节沉积在工件盘上靶材原子的数量，并且通过调整离子源的速率而实现调节镀膜的沉积速率。
进一步地，所述靶材上的镀膜材料分别为用于镀制SiO2层的SiO2以及用于镀制Ta2O5层的Ta2O5；
SiO2层的镀制过程为：采用射频离子源轰击SiO2靶材，使SiO2靶材原子沉积于工件盘的镀膜基片以及陪镀片上，机壳内的真空压力小于等于2*10-6Tor，通氩气、氧气压力设置到28Pa，SiO2的沉积速率为2.7nm/s，沉积温度设定为280℃，镀制时间为膜层厚度与沉积速率之间的比值；
Ta2O5层的镀制过程层为：采用射频离子源轰击Ta2O5靶材，使Ta2O5靶材粒子沉积于工件盘的镀膜基片以及陪镀片上，机壳内的真空压力小于等于2*10-6Tor,通上氩气和氧气后压力设置到30Pa，Ta2O5的沉积速率为3.5nm/s，镀制时间为膜层厚度与沉积速率之间的比值。
相较于现有技术，本发明第一方面提供的一种实时监测折射率的镀膜装置，轰击组件在机壳内轰击的过程中，激光发射器在机壳的外部发出的激光穿过滤光片，入射至起偏器后穿过机壳上的透明窗后入射至位于机壳内的反射光组件，光信息经反射光组件入射至镀膜基片和陪镀片上产生干涉光并且将干涉光入射至位于机壳外部的检偏器后，干涉光中的目标光信息入射至位于机壳外部的光探测设备，目标光信息通讯传输至数据分析处理设备进行分析后，获取到陪镀片膜层折射率，从而依据实时获取到的陪镀片膜层折射率而实时得到镀膜基片的膜层折射率，并且，数据分析处理设备在镀膜过程中依据所获得镀膜基片的膜层折射率而及时调节镀膜的沉积速率，以及在镀膜过程中调整修正板的位置。因此，在镀制镜片的过程中，即便多层膜的镀制需要频繁更换靶材，由于在镀膜过程中能够实时监测镀膜材料的折射率，从而能够避免在镀膜过程中产生膜厚均匀性不容易控制的现象。
本发明第二方面提供的一种实时监测折射率的镀膜方法，与实时监测折射率的镀膜装置具有相同或相似的技术效果。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1示意性地示出了实时监测折射率的镀膜装置的剖视图；
图2示意性地示出了实时监测折射率的镀膜方法的流程图；
图3示意性地示出了镀制中心波长为615nm的负滤光片设计曲线和测试曲线的曲线图；
附图标号说明：
1、机壳；
2、工件盘；
3、激光发射器；
4、滤光片；
5、起偏器；
6、检偏器；
7、光探测设备；
8、数据分析处理设备；
9、第一反射镜；
10、第二反射镜；
11、镀膜基片；
12、陪镀片；
13、轰击组件；131、离子源；132、靶材架；133、靶材；
14、修正板。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“连接”、“相连”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供了一种实时监测折射率的镀膜装置，如图1所示，实时监测折射率的镀膜装置包括机壳1，机壳1内设置有用于放置镀膜基片11的工件盘2，工件盘2上均匀放置有镀膜基片11以及将任一镀膜基片11作为监测的陪镀片12，还包括激光发射器3、滤光片4、起偏器5、反射光组件、轰击组件13、检偏器6、光探测设备7、数据分析处理设备8和修正板14。激光发射器3，设置在机壳1的外部。滤光片4，与激光发射器3光信号连接，滤光片4设置在机壳1的外部并且位于靠近机壳1侧。起偏器5，与滤光片4光信号连接，起偏器5设置在机壳1的外部并且位于远离激光发射器3侧的滤光片4的一侧。反射光组件，设置在机壳1的内部，并且分别与起偏器5和陪镀片12光信号连接。轰击组件13，设置在机壳1内。检偏器6，设置在机壳1的外部，并且与反射光组件光信号连接。光探测设备7，与检偏器6光信号连接，光探测设备7设置在机壳1的外部并且位于远离机壳1侧的检偏器6的一侧。数据分析处理设备8，设置在机壳1的外部，并且同时与光探测设备7和轰击组件13通信连接。修正板14，穿过机壳1并且与机壳1相连接。
在本实施例中，轰击组件13在机壳1内轰击的过程中，激光发射器3在机壳1的外部发出的激光穿过滤光片4，入射至起偏器5后穿过机壳1上的透明窗后入射至位于机壳1内的反射光组件，光信息经反射光组件入射至镀膜基片11和陪镀片12上产生干涉光并且将干涉光入射至位于机壳1外部的检偏器6后，干涉光中的目标光信息入射至位于机壳1外部的光探测设备7，目标光信息通讯传输至数据分析处理设备8进行分析后，获取到陪镀片12膜层折射率，从而依据实时获取到的陪镀片12膜层折射率而实时得到镀膜基片11的膜层折射率，并且，数据分析处理设备8在镀膜过程中依据所获得镀膜基片11的膜层折射率而及时调节镀膜的沉积速率，以及在镀膜过程中调整修正板14的位置。因此，在镀制镜片的过程中，即便多层膜的镀制需要频繁更换靶材133，由于在镀膜过程中能够实时监测镀膜材料的折射率，从而能够避免在镀膜过程中产生膜厚均匀性不容易控制的现象。
在具体实施例中，如图1所示，反射光组件包括第一反射镜9和第二反射镜10。第一反射镜9，分别与起偏器5和陪镀片12光信号连接。第二反射镜10，分别与陪镀片12和检偏器6光信号连接。其中，第一反射镜9的光轴垂直于第二反射镜10的光轴。
在本实施例中，激光经过起偏器5后穿过机壳1上的透明窗后入射至位于机壳1内的第一反射镜9，光信息经第一反射镜9入射至镀膜基片11和陪镀片12上产生干涉光，干涉光经第一反射镜9反射至位于机壳1外部的检偏器6。从而，使光信息在位于机壳1内的第一反射镜9反射至镀膜基片11和陪镀片12的镀膜上产生干涉光，并且将干涉光通过第二反射镜10反射至机壳1外部的检偏器6。
第一反射镜9的光轴垂直于第二反射镜10的光轴，有利于将第一反射镜9将光信息反射至镀膜基片11和陪镀片12上，并且有利于干涉光反射至第二反射镜10上。
在具体实施例中，如图1所示，激光发射器3、滤光片4和起偏器5以及第一反射镜9之间成一条直线，并且激光发射器3、滤光片4和起偏器5以及第一反射镜9之间形成第一穿透路径。
在本实施例中，激光发射器3发出的激光沿第一穿透路径依次穿过滤光片4和起偏器5，经过滤光片4筛选出所需要的目标光信息，通过起偏器5选择该光信息的目标方向并且穿过机壳1上的透明窗后入射至第一反射镜9反射上。有利于通过在机壳1外部设置激光发射器3、滤光片4和起偏器5，就能够对位于机壳1内的第一反射镜9进行光信号连接，从而，对位于工件盘2上的镀膜基片11和陪镀片12的镀膜上产生干涉光。
滤光片4为单色光滤光片4，可将其他不需要的光波长滤掉，只通过需要的目标光线。
在具体实施例中，如图1所示，第一反射镜9和陪镀片12以及第二反射镜10之间形成第一反射路径。
在本实施例中，第一反射镜9上的光信息通过第一反射路径反射在陪镀片12和镀膜基片11上后，再反射至第二反射镜10上。从而，使第二反射镜10接收镀膜基片11和陪镀片12的镀膜上产生干涉光，并将其反射至机壳1外部的检偏器6。
在具体实施例中，如图1所示，第二反射镜10和检偏器6以及光探测设备7之间成一条直线，并且第二反射镜10和检偏器6以及光探测设备7之间形成第二穿透路径。
在本实施例中，陪镀片12在镀制过程中沉积的材料光学性质发生变化时，干涉光的振动方向和振幅也会发生变化，第二反射镜10将干涉光沿第二穿透路径反射至检偏器6后，再进入光探测设备7。从而，使光探测设备7实现在机壳1的外部将光信号转换为电信号后，传输至数据分析处理设备8，通过数据分析处理装置分析光的振动方向和振幅，从而能够分析材料内部的折射率和光学均匀性等参数。
通过调整检偏器6改变供光线通过的角度，以接受对应目标方向的干涉光的光线，并只让该光线通过。
在具体实施例中，如图1所示，轰击组件13包括离子源131、靶材133架132和靶材133。离子源131，设置在机壳1内，并且与数据采集分析设备通信连接。靶材133架132，设置在机壳1内。靶材133，设置在靶材133架132上，并且与离子源131通过离子束流相连接。
在本实施例中，离子源131通过发射离子束流对位于靶材133架132上的靶材133进行轰击，使靶材133的靶材133原子向工件盘2上的镀膜基片11以及陪镀片12进行沉积。
此外，依据数据采集分析设备获取到的陪镀片12膜层折射率和镀膜基片11的膜层折射率的参数，在镀膜过程中调节离子源131的速率而实现调节镀膜的沉积速率，从而能够在镀膜过程中及时做出相应调整，实现在镀膜过程中容易对产生膜厚均匀性进行控制。
在具体实施例中，如图1所示，修正板14根据目标位置进行目标方向位移，位于机壳1内的修正板14的端部位于靶材133和工件盘2之间。
在本实施例中，可依据数据采集分析设备获取到的镜片膜层折射率的参数，在镀膜过程中，同时对修正板14进行目标位置的调节以及调节离子源131的速率而实现调节镀膜的沉积速率，从而能够在镀膜过程中及时做出相应调整，实现在镀膜过程中容易对产生膜厚均匀性进行控制。
通过对修正板14进行目标位置的调节，以实现靶材133原子沉积在位于工件盘2上镀膜基片11和陪镀片12数量。
在具体实施例中，修正板14与数据采集分析设备通信连接，数据采集分析设备内设置有控制修正板14进行位移的控制模块。
在本实施例中，在镀膜过程中，位于数据采集分析设备内的控制模块通过控制系统对修正板14进行目标位置的调节，从而能够在镀膜过程中及时做出相应调整，实现在镀膜过程中容易对产生膜厚均匀性进行控制。
示例性地，对修正板14进行目标位置的调节，也可以依据数据采集分析设备获取到的镜片膜层折射的参数而进行手动调节。
其中，采用现有技术中的控制模块和控制系统。
在本发明中，机壳1上设置有门件，工件盘2设置在门件上。在镀膜过程中，工件盘2在机壳1内旋转。门件可打开，便于镀膜前在工件盘2上放置镀膜基片11和陪镀片12，以及在镀膜后在工件盘2上取出镀膜基片11和陪镀片12。工件盘2在机壳1内旋转，使靶材133原子在沉积过程中增加向镀膜基片11和陪镀片12进行沉积的均匀度。
在本发明中，在真空条件下，镀膜基片11放置于工件盘2上，在镀制过程中，离子源131发射离子束轰击靶材133，靶材133原子沉积在镀膜基片11上形成光学薄膜。根据镀膜材料的光学特性，设计镀膜曲线与膜层厚度，沉积的时间越长膜层越厚。镀制过程中，靶材133原子沉积的速率会影响膜层的折射率，通过实时的折射率监测实时调整离子源131的速率而实现调节镀膜的沉积速率以及对修正板14进行目标位置的调节，可以精确得出折射率的实时变化，提高靶材133原子沉积在镀膜基片11上的均匀性和膜层质量。
示例性的，本发明还能够在镀膜过程中，根据对陪镀片膜层的干涉光信息实时监测镀膜材料的晶体结构。
如图2所示，本发明第二方面提供一种实时监测折射率的镀膜方法，包括轰击步骤、透射步骤、反射光步骤、数据采集步骤和调节步骤。
轰击步骤，在机壳内设置真空环境，离子源轰击靶材，工件盘在旋转过程中，靶材轰击时产生的靶材原子沉积在位于工件盘上的镀膜基片以及陪镀片上；
透射步骤，激光光源发射器发射激光并且将激光入射至滤光片中，经滤光片筛选出的目标光信息入射至起偏器5后实现光轴方向的选择，再穿过机壳上的透明窗后入射至第一反射镜；
反射光步骤，第一反射镜上的光信息入射至镀膜基片和陪镀片上产生干涉光，干涉光入射至第二反射镜后入射至检偏器；
数据采集步骤，检偏器将干涉光中的目标光信息通过后入射至光探测设备，光探测设备将光信号转换为电信号后，将电信号通讯传输至数据分析处理设备进行分析，从而依据获取到的陪镀片膜层折射率而得到镀膜基片的膜层折射率；
调节步骤，依据分析结果调整镀膜过程中修正板的位置而实现调节沉积在工件盘上靶材原子的数量，并且通过调整离子源的速率而实现调节镀膜的沉积速率。
在本实施例中，依次经过轰击步骤与透射步骤后，反射光步骤中产生的干涉光经第二反射镜后入射至检偏器，穿过检偏器的干涉光信息被光探测设备接收后将光信号转换为电信号，数据采集步骤中数据采集分析设备对电信号进行分析，从而依据获取到的陪镀片膜层折射率而得到镀膜基片的膜层折射率。以及，依据数据采集分析设备获取到的镜片膜层折射率的参数在镀膜过程中对修正板进行目标位置的调节以及调节轰击组件的沉积速率，从而能够在镀膜过程中及时做出相应调整，实现在镀膜过程中容易对产生膜厚均匀性进行控制。
更进一步地，根据实际工作需求，可继续重复轰击步骤、透射步骤、反射光步骤、数据采集步骤和调节步骤，以避免在镀膜过程中产生膜厚均匀性不容易控制的现象。
在具体实施例中，靶材上的镀膜材料分别为用于镀制SiO2层的SiO2以及用于镀制TiO2层的TiO2。
SiO2层的镀制过程为：采用射频离子源轰击SiO2靶材，使SiO2靶材原子沉积于工件盘的镀膜基片以及陪镀片上，机壳内的真空压力小于等于2*10-6Tor，通氩气、氧气压力设置到26Pa，SiO2的沉积速率为7.8nm/s，镀制时间为膜层厚度与沉积速率之间的比值。
TiO2层的镀制过程层为：采用射频离子源轰击TiO2靶材，使TiO2靶材粒子沉积于工件盘的镀膜基片以及陪镀片上，机壳内的真空压力小于等于2*10-6Tor,通上氩气和氧气后压力设置到28Pa，TiO2的沉积速率为2.9nm/s，镀制时间为膜层厚度与沉积速率之间的比值。
在本实施例中，SiO2层和TiO2层的镀制过程应用于沉积滤光片过程中，该镜片的沉积条件为：沉积的镀膜基片为微晶玻璃，设置中心波长为615nm，镀制TiO2层和SiO2层的厚度为1/4光学厚度，计算公式为：
λ0为中心波长，nH/L为TiO2和SiO2在中心波长处的折射率，两种材料同时进行沉积，以制备由高折射率转向低折射率的负滤光片，SiO2在615nm波长的折射率n为1.46，TiO2在615nm波长的折射率n为2.59。镀制中心波长为615nm的负滤光片设计曲线和测试曲线对如图3所示，可以看出增透和峰值透射率与设计之间良好符合，说明了通过本发明的实施例在制备负滤光片的精度控制方面具有高精准度。具体参数如下表：
| 光学薄膜 | 615nm透过率测量值 | 615nm透过率设计值 |
| 负滤光片 | 94％ | 97.2％ |
调整TiO2靶材与SiO2靶材的相对溅射功率，可以控制镀膜材料的折射率，提高对膜层厚度的精准控制。
本发明一方面能实时监测镀膜过程中镀膜材料的折射率等参数，另一方面能及时反馈信息并在镀膜过程中做出相应调整，提高对膜层厚度的精准控制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种实时监测折射率的镀膜装置，包括机壳，所述机壳内设置有用于放置镀膜基片的工件盘，所述工件盘上均匀放置有所述镀膜基片以及将任一所述镀膜基片作为监测的陪镀片，其特征在于，还包括：
激光发射器，设置在所述机壳的外部；
滤光片，与所述激光发射器光信号连接，所述滤光片设置在所述机壳的外部并且位于靠近所述机壳侧；
起偏器，与所述滤光片光信号连接，所述起偏器设置在所述机壳的外部并且位于远离所述激光发射器侧的所述滤光片的一侧；
反射光组件，设置在所述机壳的内部，并且分别与所述起偏器和所述陪镀片光信号连接；
轰击组件，设置在所述机壳内；
检偏器，设置在所述机壳的外部，并且与所述反射光组件光信号连接；
光探测设备，与所述检偏器光信号连接，所述光探测设备设置在所述机壳的外部并且位于远离所述机壳侧的所述检偏器的一侧；
数据分析处理设备，设置在所述机壳的外部，并且同时与所述光探测设备和所述轰击组件通信连接；
修正板，穿过所述机壳并且与所述机壳相连接。
2.根据权利要求1所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述反射光组件包括：
第一反射镜，分别与所述起偏器和所述陪镀片光信号连接；
第二反射镜，分别与所述陪镀片和所述检偏器光信号连接；
其中，所述第一反射镜的光轴垂直于所述第二反射镜的光轴。
3.根据权利要求2所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述激光发射器、所述滤光片和所述起偏器以及所述第一反射镜之间成一条直线，并且所述激光发射器、所述滤光片和所述起偏器以及所述第一反射镜之间形成第一穿透路径。
4.根据权利要求2所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述陪镀片以及所述第二反射镜之间形成第一反射路径。
5.根据权利要求2所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述第二反射镜和所述检偏器以及所述光探测设备之间成一条直线，并且所述第二反射镜和所述检偏器以及所述光探测设备之间形成第二穿透路径。
6.根据权利要求1所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述轰击组件包括：
离子源，设置在所述机壳内，并且与所述数据采集分析设备通信连接；
靶材架，设置在所述机壳内；
靶材，设置在所述靶材架上，并且与所述离子源通过离子束流相连接。
7.根据权利要求6所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述修正板根据目标位置进行目标方向位移，位于所述机壳内的所述修正板的端部位于所述靶材和所述工件盘之间。
8.根据权利要求7所述的实时监测折射率的镀膜装置，其特征在于，所述修正板与所述数据采集分析设备通信连接，所述数据采集分析设备内设置有控制所述修正板进行位移的控制模块。
9.一种实时监测折射率的镀膜方法，其特征在于，包括：
轰击步骤，在机壳内设置真空环境，离子源轰击靶材，工件盘在旋转过程中，靶材轰击时产生的靶材原子沉积在位于工件盘上的镀膜基片以及陪镀片上；
透射步骤，激光光源发射器发射激光并且将激光入射至滤光片中，经滤光片筛选出的目标光信息入射至起偏器后实现光轴方向的选择，再穿过机壳上的透明窗后入射至第一反射镜；
反射光步骤，第一反射镜上的光信息入射至镀膜基片和陪镀片上产生干涉光，干涉光入射至第二反射镜后入射至检偏器；
数据采集步骤，检偏器将干涉光中的目标光信息通过后入射至光探测设备，光探测设备将光信号转换为电信号后，将电信号通讯传输至数据分析处理设备进行分析，从而依据获取到的陪镀片膜层折射率而得到镀膜基片的膜层折射率；
调节步骤，依据分析结果调整镀膜过程中修正板的位置而实现调节沉积在工件盘上靶材原子的数量，并且通过调整离子源的速率而实现调节镀膜的沉积速率。
10.根据权利要求9所述的实时监测折射率的镀膜方法，其特征在于，所述靶材上的镀膜材料分别为用于镀制SiO2层的SiO2以及用于镀制 Ta2O5层的Ta2O5；
SiO2层的镀制过程为：采用射频离子源轰击SiO2靶材，使SiO2靶材原子沉积于工件盘的镀膜基片以及陪镀片上，机壳内的真空压力小于等于2*10-6Tor，通氩气、氧气压力设置到28Pa，SiO2的沉积速率为2.7nm/s，沉积温度设定为280℃，镀制时间为膜层厚度与沉积速率之间的比值；
Ta2O5层的镀制过程层为：采用射频离子源轰击Ta2O5靶材，使Ta2O5靶材粒子沉积于工件盘的镀膜基片以及陪镀片上，机壳内的真空压力小于等于2*10-6Tor,通上氩气和氧气后压力设置到30Pa，Ta2O5的沉积速率为3.5nm/s，镀制时间为膜层厚度与沉积速率之间的比值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311256683.2A CN117305796A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311256683.2A CN117305796A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117305796A true CN117305796A (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=89236659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311256683.2A Pending CN117305796A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117305796A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117821906A (zh) * | 2024-01-21 | 2024-04-05 | 江苏康美达光学有限公司 | 一种光学镜片镀膜方法 |
-
2023
- 2023-09-27 CN CN202311256683.2A patent/CN117305796A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117821906A (zh) * | 2024-01-21 | 2024-04-05 | 江苏康美达光学有限公司 | 一种光学镜片镀膜方法 |
| CN117821906B (zh) * | 2024-01-21 | 2024-06-04 | 江苏康美达光学有限公司 | 一种光学镜片镀膜方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7008518B2 (en) | Method and apparatus for monitoring optical characteristics of thin films in a deposition process | |
| JP4243374B2 (ja) | 光学的にモニタできるスパッタリング方法及びそのための装置 | |
| US7247345B2 (en) | Optical film thickness controlling method and apparatus, dielectric multilayer film and manufacturing apparatus thereof | |
| CN117305796A (zh) | 一种实时监测折射率的镀膜装置及镀膜方法 | |
| US6646753B2 (en) | In-situ thickness and refractive index monitoring and control system for thin film deposition | |
| US7321424B2 (en) | Self-referencing instrument and method thereof for measuring electromagnetic properties | |
| CN113774353A (zh) | 镀膜过程的工艺参数优化方法、装置及镀膜实时监控系统 | |
| US3620814A (en) | Continuous measurement of the thickness of hot thin films | |
| EP0552648B1 (en) | Method of and apparatus for forming a multi-layer film | |
| CN117248178A (zh) | 一种实时监测镜片面形的镀膜装置及镀膜方法 | |
| US4140078A (en) | Method and apparatus for regulating evaporating rate and layer build up in the production of thin layers | |
| US4068016A (en) | Method for regulating evaporating rate and layer build up in the production of thin layers | |
| WO2015004755A1 (ja) | 光学式膜厚計，薄膜形成装置及び膜厚測定方法 | |
| CN113061861A (zh) | 一种大曲率光学元件曲率半径控制方法 | |
| JP2021031693A (ja) | 光学膜厚制御装置、薄膜形成装置、光学膜厚制御方法および薄膜形成方法 | |
| JPH0790583A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JP4049458B2 (ja) | 薄膜の膜厚計測装置及び薄膜の膜厚計測方法 | |
| US20040046969A1 (en) | System and method for monitoring thin film deposition on optical substrates | |
| CN212692796U (zh) | 一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统 | |
| CN116676582A (zh) | 一种镀膜设备的直接光控系统及方法 | |
| CN216206055U (zh) | 一种光学膜厚监控系统 | |
| JP2000171602A (ja) | 光学多層薄膜の形成方法および光学多層薄膜の形成装置 | |
| JPH04176866A (ja) | スパッタリング装置用成膜速度制御装置 | |
| CN113739711A (zh) | 一种光学膜厚监控系统 | |
| JP2012219281A (ja) | 成膜装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |