CN219914339U - 一种光学膜厚监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学膜厚监控系统，应用于光学膜厚监控技术领域，中光学膜厚监控系统包括：单波长系统、宽光谱分析仪、光源组件和接收器，所述光源组件包括光源和监控件，所述光源用于发射光线，所述监控件设置在所述光源的照射路径上，所述监控件具有用于形成膜的表面。所述接收器的输入端对应在所述照射路径上，用于接收穿过监控件和膜后的光线，所述接收器的输出端分别连接所述单波长系统和宽光谱分析仪的输入端，用于通过所述单波长系统，和/或，宽光谱分析仪监测所述膜的厚度。相比于单独采用单波长光学膜厚在线控制系统或单独采用宽光谱实时膜厚监控系统，能够准确检测膜的厚度，并控制薄层的薄膜的厚度，从而提高沉积薄膜的控制精度。

Description

一种光学膜厚监控系统

技术领域

本申请涉及光学膜厚监控技术领域，具体涉及一种光学膜厚监控系统。

背景技术

随着科技的发展，对光学精密仪器的要求也越来越严苛，而光学薄膜元件是精密光学仪器的核心器件，直接决定仪器系统的整体性能，进而对光学薄膜的要求也越来越高。限制光学薄膜发展的主要原因是镀膜设备精度低。其中膜层精度控制系统是导致镀膜设备精度低的主要因素，且目前高端的膜层精度控制系统均依赖进口，成为制约国产镀膜设备向高精密镀膜设备迈进的“卡脖子”技术。

目前市面有的膜层精度控制系统，以德国莱宝、日本光驰等为代表，均采用单一的单波长控制系统来监控膜的厚度，单一的单波长控制系统监控膜的厚度，会因为镀膜的类型不同而导致所识别的膜的厚度误差较大，最终导致膜厚的精度下降。

基于此，需要一种光学膜厚监控系统，以解决上述问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光学膜厚监控系统，为提高形成膜厚的精度。

本申请的目的采用以下技术方案实现：

一种光学膜厚监控系统，包括：单波长系统、宽光谱分析仪、光源组件和接收器。

所述光源组件包括光源和监控件，所述光源用于发射光线，所述监控件设置在所述光源的照射路径上，所述监控件具有用于形成膜的表面。所述接收器具有输入端和输出端，所述接收器的输入端对应在所述照射路径上，用于接收穿过监控件和膜后的光线，所述接收器的输出端分别连接所述单波长系统和宽光谱分析仪的输入端，用于通过所述单波长系统，和/或，宽光谱分析仪监测所述膜的厚度。

在一个实施例中，所述光源为点光源，还包括准直系统，所述准直系统设置在所述光源和监控件之间，用于将所述光源发射的光改变成平行光后朝向所述监控件照射。

在一个实施例中，所述监控件为监控片，所述点光源为钨灯，所述监控片垂直于所述平行光设置。

在一个实施例中，所述接收器包括至少两个间隔设置的第一光路腔和第二光路腔，所述第一光路腔通过光纤连接所述单波长系统的输入端，所述第二光路腔通过光纤连接所述宽光谱分析仪的输入端。

在一个实施例中，所述单波长系统包括单色仪、探测器、夸阻放大器和锁相放大器，所述单色仪的一端通过光纤连接所述第一光路腔，所述单色仪的另一侧端通过光纤连接所述探测器，所述探测器通过连接夸阻放大器以连接锁相放大器。

在一个实施例中，还包括接收端，所述单波长系统和宽光谱分析仪的输出端均连接所述接收端，用于接收所述单波长系统和所述宽光谱分析仪输入的膜厚度信息。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：将单波长系统和宽光谱分析仪结合，针对规整膜系监控时，以单波长控制系统为主，宽光谱监控系统为参考，针对层数较少的增透膜系监控时，以宽光谱监控系统为主，以单波长控制系统为参考，相比于单独采用单波长光学膜厚在线控制系统或单独采用宽光谱实时膜厚监控系统，能够准确检测膜的厚度，并控制薄层的薄膜的厚度，从而提高加工出的膜的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请中实施例的结构示意图。

1、光源；2、准直系统；3、监控件；4、接收器；5、单色仪；6、宽光谱分析仪；7、探测器；8、夸阻放大器；9、锁相放大器；10、接收端。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。

本申请公开了一种光学膜厚监控系统，包括：单波长系统、宽光谱分析仪6、光源组件和接收器4。单波长系统的监控波长监控范围例如在380-2400nm，宽光谱分析仪6的监控波长范围例如在380～2000nm。

所述光源组件包括光源1和监控件3，所述光源1用于发射光线，在工作时，光源1连接电源。所述监控件3设置在所述光源1的照射路径上，所述监控件3具有用于形成膜的表面，其中监控件3例如是片状结构，片状的监控件3上的任一侧用来形成膜。所述接收器4具有输入端和输出端，所述接收器4的输入端对应在所述照射路径上，用于接收穿过监控件3和膜后的光线，所述接收器4的输出端分别连接所述单波长系统和宽光谱分析仪6的输入端，用于通过所述单波长系统，和/或，宽光谱分析仪6监测所述膜的厚度。在检测膜的厚度时，可以单独选择单波长系统，也可以单独选择宽光谱分析仪6，或者同时选用单波长系统和宽光谱分析仪6，对比所监测的膜的厚度结果。

需要说明的是，光源组件发出的光线经过监控件3以及监控件3上的膜后，照射到接收器4上，接收器4将输入的光划分成两路，一条光路经过接收器4的输入端输入后从接收器4的输出端输出并朝向单波长系统的输入端输入，另一条光路经过接收器4的输入端后从接收器4的输出端输出并朝向宽光谱分析仪6的输入端输入。通过将单波长系统和宽光谱分析仪6结合使用，当在指定的镀膜室内形成膜时，光源组件可以保持持续工作的状态，持续提供光线，并将产生的光线经过监控件3和膜后输入到单波长系统中分析或宽光谱分析仪6中分析，用来实时监测膜的厚度，当达到预先设定的膜的厚度时，镀膜或形成膜的设备停止工作。由于单独采用单波长系统虽然能够识别薄膜的光学厚度，但是待测的薄膜厚度需要达到一定的范围以上。而单独使用宽光谱分析仪6的优势在于能够准确控制周期膜系的光学厚度，但是对于膜系层数多，膜层厚度厚的膜系，宽光谱分析仪6的检测结果容易和实际值偏差较大。结合后的单波长系统和宽光谱分析仪6可以根据所需检测膜的类型进行组合工作，例如，当所需检测的膜的厚度达到单波长系统序所需的范围时，可以采用以单波长系统的厚度检测结果为主，宽光谱分析仪6的检测结果为辅，确定当前时间的形成的膜的光学厚度。再或者，当所需检测的膜的类型是规整膜系和非规整膜系组合时，则将采用两种方式检测出的结果共同对比分析，能够有效的降低所监测的膜的厚度误差，从而提高控制所加工的膜的厚度精度，弥补了单独使用单波长系统和宽光谱分析仪6局限性。

优选的，所述光源1例如为点光源，光学膜厚监控系统还包括准直系统2，所述准直系统2设置在所述光源1和监控件3之间，例如在光源1发射光线的路径上，处于光源1和监控件3之间，用于将所述光源1发射的光改变成平行光后朝向所述监控件3照射。其中准直系统2可以选用准直器。设置的准直系统2在工作时能够将点光源发射的多方向的光线，经过准直系统2后利用光的折射原理将光线改变成朝向一个方向照射的多条平行光线。

优选的，所述监控件3为监控片，所述点光源为钨灯，所述监控片垂直于所述平行光设置。垂直于光线的。监控片为透明器件，例如是指定型号的硬质玻璃片，可以让光线垂直照射在监控片上并穿过膜。

优选的，所述接收器4包括至少两个间隔设置的第一光路腔(图中未示出)和第二光路腔(图中未示出)，所述第一光路腔通过光纤连接所述单波长系统的输入端，所述第二光路腔通过光纤连接所述宽光谱分析仪6的输入端。其中第一光路腔和第二光路腔例如是在接收器4上等分的两个腔体，通过光纤输送降低光在输送时的损耗，防止经过监控件3以及膜的光线损耗较大，从而降低所识别膜的厚度精度。

优选的，所述单波长系统包括单色仪5、探测器7、夸阻放大器8和锁相放大器9，所述单色仪5的一端通过光纤连接所述第一光路腔，所述单色仪5的另一侧端通过光纤连接所述探测器7，所述探测器7通过连接夸阻放大器8以连接锁相放大器9。在工作时，经过第一光路腔的光线通过单色仪5的解析变成单色光，然后在探测器7和夸阻放大器8以及锁相放大器9的作用下，将光信号转换成电信号，方便识别在镀膜形成时的膜的厚度。

优选的，光学膜厚监控系统还包括接收端10，所述单波长系统和宽光谱分析仪6的输出端均连接所述接收端10，用于接收所述单波长系统和所述宽光谱分析仪6输入的膜厚度信息。此处的接收端10例如是电脑、手机或平板，接收端10可以通过有线或无线的方式连接单波长系统和宽光谱分析仪6的输出端，用户或操作人员可以实时获取目前的真空室内沉积薄膜的膜厚或者镀膜的膜厚，无需亲自在现场周围获取膜厚信息，此处的薄膜形成工艺或方式不作限定。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处参见前述实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种光学膜厚监控系统，其特征在于，包括：

单波长系统；

宽光谱分析仪；

光源组件，所述光源组件包括光源和监控件，所述光源用于发射光线，所述监控件设置在所述光源的照射路径上，所述监控件具有用于形成膜的表面；

接收器，所述接收器具有输入端和输出端，所述接收器的输入端对应在所述照射路径上，用于接收穿过监控件和膜后的光线，所述接收器的输出端分别连接所述单波长系统和宽光谱分析仪的输入端，用于通过所述单波长系统，和/或，宽光谱分析仪监测所述膜的厚度。

2.根据权利要求1所述的光学膜厚监控系统，其特征在于，所述光源为点光源，还包括准直系统，所述准直系统设置在所述光源和监控件之间，用于将所述光源发射的光改变成平行光后朝向所述监控件照射。

3.根据权利要求2所述的光学膜厚监控系统，其特征在于，所述监控件为监控片，所述点光源为钨灯，所述监控片垂直于所述平行光设置。

4.根据权利要求1所述的光学膜厚监控系统，其特征在于，所述接收器包括至少两个间隔设置的第一光路腔和第二光路腔，所述第一光路腔通过光纤连接所述单波长系统的输入端，所述第二光路腔通过光纤连接所述宽光谱分析仪的输入端。

5.根据权利要求4所述的光学膜厚监控系统，其特征在于，所述单波长系统包括单色仪、探测器、夸阻放大器和锁相放大器，所述单色仪的一端通过光纤连接所述第一光路腔，所述单色仪的另一侧端通过光纤连接所述探测器，所述探测器通过连接夸阻放大器以连接锁相放大器。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的光学膜厚监控系统，其特征在于，

还包括接收端，所述单波长系统和宽光谱分析仪的输出端均连接所述接收端，

用于接收所述单波长系统和所述宽光谱分析仪输入的膜厚度信息。