CN212692796U - 一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，尤其是一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，其特征在于：所述监控系统包括两组或两组以上可分别独立形成监控光路的光源发送器和光源接收器，两路或两路以上所述监控光路均穿透所述镀膜基片且沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置，所述光源接收器连接有将所述监控光路的光信号转化为可反映所述镀膜基片上薄膜厚度信息的数据处理器。本实用新型的优点是：可适用不同规格的成膜基片，且不需要调整光轴，使用方便；能够精确确定成膜基片上合格区域的范围，确保镀膜效益的最大化；监控系统还可以在镀膜过程进行中间测量光谱，进行修正，提高镀膜精度。

Description

一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，尤其是一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统。

背景技术

直接式膜厚监控系统是通过探测光线通过镀膜基板前后的变化而获知镀膜基板上薄膜厚度的光学检测方法。现有技术中，光路为单光路。但通过如此布置的膜厚监控系统往往检测精度不高，易受环境影响，且不易控制。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，通过双光路的设计对镀膜基片上的薄膜厚度进行穿透式的直接监控，可实现薄膜厚度及膜厚变化的检测。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，可实现对镀膜基片上的薄膜厚度及膜厚变化进行检测，其特征在于：所述监控系统包括两组或两组以上可分别独立形成监控光路的光源发送器和光源接收器，两路或两路以上所述监控光路均穿透所述镀膜基片且沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置，所述光源接收器连接有将所述监控光路的光信号转化为可反映所述镀膜基片上薄膜厚度信息的数据处理器。

至少一组所述光源发送器和所述光源接收器分别连接有位移机构，所述位移机构可驱动所述光源发送器和所述光源接收器所形成的监控光路沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向位移。

所述监控光路可通过自所述镀膜基片由下至上的上投光式布置，或自所述镀膜基片由上至下的下投光式布置。

所述监控光路为激光监控光路，所述光源发送器将激光发射至所述光源接收器。

所述光源发送器包括激光电源、激光发送镜头及光斩波器，所述激光电源通过光纤连接所述光斩波器，所述光斩波器通过光纤连接所述激光发送镜头，所述激光电源发出的激光自所述激光发送镜头发射至所述光源接收器。

所述光源接收器包括激光接收镜头、探测器、数据处理器以及功率计，所述激光接收镜头通过光纤连接探测器，所述探测器分别连接所述数据处理器和所述功率计，且所述数据处理器连接所述光斩波器的斩波控制器。

一种涉及上述的光学薄膜成膜直接式光学监控系统的监控测量方法，其特征在于：在真空镀膜设备内布置两组或两组以上光源发送器和光源接收器以形成对镀膜基片的两路或两路以上的监控光路；所述两路或两路以上监控光路沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置且穿透所述镀膜基片；根据所述两路或两路以上监控光路所监控反馈的薄膜厚度信息确定所述镀膜基片上满足膜厚设计要求的合格区域的面积。

一路所述监控光路的位置固定，另一路所述监控光路的位置沿所述薄膜覆膜延伸方向位移，实现一镀膜基片上的所述合格区域的面积的确定，或不同尺寸的所述镀膜基片上的所述合格区域的面积的确定。

一种涉及上述的光学薄膜成膜直接式光学监控系统的监控测量方法，其特征在于：在真空镀膜设备内布置两组或两组以上光源发送器和光源接收器以形成对镀膜基片的两路或两路以上监控光路；所述两路或两路以上监控光路沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置且穿透所述镀膜基片；在镀膜过程中通过两路或两路以上所述监控光路进行中间测量，根据所述两路或两路以上监控光路所监控反馈的薄膜厚度信息修正所述真空镀膜设备的镀膜工艺参数。

本实用新型的优点是：可适用不同规格的成膜基片，且不需要调整光轴，使用方便；能够精确确定成膜基片上合格区域的范围，确保镀膜效益的最大化；监控系统还可以在镀膜过程进行中间测量光谱，进行修正，提高镀膜精度。

附图说明

图1为本实用新型采用上投光布置形式的结构示意图；

图2为本实用新型采用下投光布置形式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2所示，图中1-16标记分别表示为：真空镀膜室1、镀膜基片2、光路防污玻璃3、穿光玻璃4、激光电源5、光斩波器6、光纤耦合器7、光源发送器8、光源接收器9、探测器10、数据处理器11、功率计12、斩波控制器13、软件控制盒14、控制箱15、位移机构16。

实施例一：本实施例中的光学薄膜成膜直接式光学监控系统可实现对镀膜基片上的薄膜厚度及膜厚变化进行检测。如图1所示，真空镀膜室1为镀膜工艺的工艺室，镀膜基片2被装载在真空镀膜室1的内部，呈平板状。在真空镀膜室1内的镀膜基片2可通过镀膜工艺在其基片表面生成各种不同功能的薄膜。

如图1所示，本实施例中的光学薄膜成膜直接式光学监控系统包括两路架构相同的监控光路，这两路监控光路均可分别独立实现对镀膜基片2上的薄膜厚度的检测。

具体地，每路监控光路均包括一组相对的光源发送器8和光源接收器9，且光源发送器8和光源接收器9的位置相对且两者之间所形成监控光路穿透镀膜基片2，即光源发送器8可将监控光源发射至光源接收器9且该监控光源穿透镀膜基片2。在本实施例中，如图1所示，所采用的是上投光布置形式的监控系统，即光源发送器8位于镀膜基片2的下方，光源接收器9位于镀膜基片2的上方，监控光源自下而上穿透镀膜基片2。为了保证薄膜厚度检测时的精度，光源发送器8和光源接收器9之间所形成的监控光路与镀膜基片2相垂直。两个光源发送器8呈一高一低的落差式布置，避免两者之间的相互干涉。

如图1所示，本实施例中所采用的监控光路为激光光路。激光电源5作为激光的发出源，其通过光纤连接有用于对激光的波长进行控制的光斩波器6，光斩波器6由斩波控制器13所连接控制。光斩波器6通过光纤连接光纤耦合器7，以将激光进行均匀分束从而形成两路激光监控光路。光纤耦合器7通过光纤分别与两路监控光路的两个光源发送器8相连接，以使两个光源发送器8均可向光源接收器9发出激光。

如图1所示，两个光源接收器9分别通过光纤连接各自对应的探测器10，探测器10用于对自光源接收器9所接收的激光的光信号进行探测获取。探测器10分别通过信号线与数据处理器11相连接，数据处理器11将传输来的激光的光信号转换为可反映所述镀膜基片2上薄膜厚度信息的信号，从而实现薄膜厚度的检测。在本实施例中，数据处理器11可将光信号转化成电压信号输出。与此同时，两个数据处理器11还分别与功率计12、斩波控制器13相连接，其中功率计12用于测量经输数据处理器11所转换的电压信号功率及变化，而斩波控制器13则用于向数据处理器11提供激光的波长控制参数为参考，以供数据处理器11数据处理及转换过程，进而提高薄膜厚度检测的精确性。

如图1所示，控制箱15用于集中置放激光电源5、光斩波器6、探测器10、数据处理器11、功率计12、斩波控制器13，以提高设备的整体性及集约性。

如图1所示，本实施例中还包括软件控制盒14，软件控制盒14通过数据线与激光电源5、数据处理器11、功率计12分别相连接，以构成连接控制以及数据交互，便于薄膜厚度检测结果的收集及处理。

如图1所示，在光源发送器8的下方设置有位移机构16，位移机构16可驱动光源发送器8在水平方向上位移，从而调整监控光路在镀膜基片2上的穿透位置。当为本实施例中的平板状的镀膜基片2时，监控光路即可沿镀膜基片2的薄膜覆膜方向水平位移；与光源发送器8所对应的光源接收器9的水平位置亦可进行一定调整，以保证两者之间可准确形成监控光路的要求。在一些实施例中，位移机构16可采用滑道机构或滚轮机构等实现。

本实施例中的监控系统在监控时包括如下工作过程：

激光电源5发出的激光通过光纤传至光源发送器8（可采用激光镜头），由激光镜头聚焦后激光穿透镀膜基片2，传至光源接收器9。通过斩波控制器13获取固定频率的光信号，经过数据处理器11处理后转化成电压信号输出。在镀膜基片2中的镀膜过程中随着膜料的蒸发附着，镀膜基片2的透过率（电压值）会发生变化，从而实现膜厚及膜厚变化的检测。而当镀膜完成后则可通过检测镀膜基片2的透过率以确定该位置处的薄膜厚度。

具体地，本实施例中的监控系统包括如下两种监控测量方法：

一、本实施例中的监控系统应用于镀膜完成后膜厚合格区域面积的确定；

在真空镀膜设备1内布置两组光源发送器8和光源接收器9以形成对镀膜基片2的两路监控光路。在两路监控光路沿镀膜基片2上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置且穿透镀膜基片2。其中，一路监控光路可布置在镀膜基片2的中心位置，该中心位置可以是镀膜基片2的旋转中心位置；而另一路监控光路可自镀膜基片2的中心位置通过位移机构16向外侧扩散布置。这样一来，根据两路监控光路所监控反馈的薄膜厚度信息便确定镀膜基片2上满足膜厚设计要求的合格区域的面积。

同时，也因为位移机构16的设计，在使用时可对两路监控光路的位置进行调整，从而适应于不同尺寸的镀膜基片2的监控需要。

二、本实施例中的监控系统应用于镀膜工艺的修正；

在真空镀膜设备2内布置两组光源发送器8和光源接收器9以形成对镀膜基片2的两路监控光路。两路监控光路沿镀膜基片2上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置且穿透镀膜基片2。在镀膜过程中通过两路监控光路进行中间测量，根据两路监控光路所监控反馈的薄膜厚度信息修正镀膜工艺参数，以提高镀膜基片2上的膜厚均匀性性。

实施例二：本实施例相较于实施例一的不同之处在于：如图2所示，本实施例中所采用的是下投光布置形式的监控系统，即光源发送器8位于镀膜基片2的上方，探测器10作为光源接收器直接设置于镀膜基片2的下方，监控光源自上而下穿透镀膜基片2。相较于实施例一而言，在保证监控效果的同时，可降低设备成本，并且可以进一步增加监控系统布置的应用范围，以便于配合实施例一更好地适应于不同型号的真空镀膜，提高操作便利。如图2所示，两个探测器10呈一高一低的落差式布置，以避免两者之间的相互干涉。

上述实施例在具体实施时：无论采用上投光式布置形式的实施例一还是采用下投光式布置形式的实施例二，在真空镀膜室1的下方均设置有光路防污玻璃3、穿光玻璃4，其中穿光玻璃4用于实现监控光路从真空镀膜室1内外的穿入穿出，而光路防污玻璃3则用于保护光路。光路防污玻璃3和穿光玻璃4均采用一定角度倾斜布置，从而防止膜料等掉落在激光穿透的光路上，影响光量。同时，光路防污玻璃3和穿光玻璃4两者的倾斜角度可设置为互补，从而降低或完全避免监控光源在穿过光光路防污玻璃3和穿光玻璃4时产生的折射影响。

探测器10和数据处理器11之间通过BNC信号线相连。数据处理器11与功率计12之间通过信号线相连。

除了上述两个实施例所采用的两组光源发送器和光源接收器构成两路监控光路之外，也可采用两组以上的光源发送器和光源接收器以构成更多的监控光路，可实现多监测位置的同时监测。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (6)

1.一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，可实现对镀膜基片上的薄膜厚度及膜厚变化进行检测，其特征在于：所述监控系统包括两组或两组以上可分别独立形成监控光路的光源发送器和光源接收器，两路或两路以上所述监控光路均穿透所述镀膜基片且沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向间隔布置，所述光源接收器连接有将所述监控光路的光信号转化为可反映所述镀膜基片上薄膜厚度信息的数据处理器。

2.根据权利要求1所述的一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，其特征在于：至少一组所述光源发送器和所述光源接收器分别连接有位移机构，所述位移机构可驱动所述光源发送器和所述光源接收器所形成的监控光路沿所述镀膜基片上的薄膜覆膜延伸方向位移。

3.根据权利要求1所述的一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，其特征在于：所述监控光路可通过自所述镀膜基片由下至上的上投光式布置，或自所述镀膜基片由上至下的下投光式布置。

4.根据权利要求1或2所述的一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，其特征在于：所述监控光路为激光监控光路，所述光源发送器将激光发射至所述光源接收器。

5.根据权利要求4所述的一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，其特征在于：所述光源发送器包括激光电源、激光发送镜头及光斩波器，所述激光电源通过光纤连接所述光斩波器，所述光斩波器通过光纤连接所述激光发送镜头，所述激光电源发出的激光自所述激光发送镜头发射至所述光源接收器。

6.根据权利要求5所述的一种光学薄膜成膜直接式光学监控系统，其特征在于：所述光源接收器包括激光接收镜头、探测器、数据处理器以及功率计，所述激光接收镜头通过光纤连接探测器，所述探测器分别连接所述数据处理器和所述功率计，且所述数据处理器连接所述光斩波器的斩波控制器。

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