专利名称：提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法
技术领域：
本发明与镀膜有关，涉及薄膜厚度监控方法，特别是一种用于计算机控制镀膜装置进行镀膜的提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法。
背景技术：
薄膜的厚度决定性地影响薄膜的光学性能。实现薄膜厚度的精确控制是制备高性能光学薄膜的关键因素。薄膜厚度控制的方法通常包括光学监控法和石英晶体振荡法。光学监控法直接监控膜层的光学厚度，它利用薄膜的透射率(或反射率)随着薄膜厚度的变化而变化这一原理来实现薄膜厚度的监控；光学监控法中较常用的是光电极值法，光电极值法以膜系的中心波长作为监控波长，将薄膜透射率(或反射率)的极值点作为停镀点。石英晶体振荡法利用石英晶体的压电效应和质量负荷效应来测量薄膜的质量厚度。
图1给出了本发明人发明的计算机控制镀膜装置(专利号ZL200510(^6448. 1，授权公告日2008年8月31日)的结构示意图。光源1发出的光束经聚光透镜组15会聚到光阑4上，聚光透镜组15由透镜 2和透镜3组成，入射光束经单排孔调制盘5后成为调制光，经准直镜16后成为平行光，该平行光透过监控片14后成为信号光，镀膜过程中薄膜的光学厚度信息将表现为信号光的强度信息。经过监控片14后的光经半透半反镜9后经会聚镜8会聚到单色仪7的入射狭缝11上，用光电倍增管10接收单色仪7出射狭缝的光，并将该信号作为锁相放大器12的信号输入，用光开关6输出的参考信号作为锁相放大器12的参考输入。晶控仪沈的晶振头21通过屏蔽线经阻抗匹配器22和晶控仪沈相连，晶控仪沈的蒸发源控制电压输出端 28通过屏蔽线分别和第一蒸发源35、第二蒸发源M相连。带有控制程序的计算机30的第一串口 29、第二串口 32分别和锁相放大器12、晶控仪沈相连，计算机并口 31的第2针、第 3针通过屏蔽线经挡板开关控制电路20和第一蒸发源挡板控制器25、第二蒸发源挡板控制器27相连。该计算机控制镀膜装置采用光电极值法监控规整膜系，石英晶体振荡法监控非规整膜系。然而，石英晶体振荡法不能直接反映出膜层的光学厚度，在膜层质量厚度相同的情况下，由于镀膜环境等一些参数的不稳定性，其蒸镀材料的光学性质也会产生一定的不稳定，这样在监控的过程中势必会带来比较大的误差。光电极值法将薄膜透射率(或反射率)的极值点作为停镀点，然而极值点附近，薄膜透射率(或反射率)的变化量接近于零， 亦即这时的透射率(或反射率)对厚度的变化不灵敏，这就限制了光电极值法的监控精度， 这是该方法原理所固有的缺陷。光电极值法要求光学监控系统有较高的信噪比，否则很容易出现极值点误判的情况；此外，对于不同的膜系，光学监控信号随着膜厚变化的变化量不同，某些膜系的监控需要在监控过程中更换监控片，然而，由于在新的监控片上镀制的第一层膜的厚度往往偏厚，这就会引起厚度误差。随着薄膜光谱性能要求的提高，光电极值法已经不能满足高精度的膜厚监控要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法，该方法能够减少膜厚监控误差、提高薄膜光谱性能，并且既能监控规整膜系，又能监控非规整膜系。本发明的解决方案如下—种用于计算机控制镀膜装置进行镀膜的提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法，其特征在于该方法包括下列步骤(1)镀膜前向计算机输入镀膜参数包括设计波长λ D、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率&、基底折射率 ns、入射介质折射率％、最小监控波长λΜη、最大监控波长λ Max、所需镀制的膜系、所镀制膜系的波长X1的透射率优化目标Targetju和所镀制膜系的波长λ2的透射率优化目标 Targetλ2 ；(2)通过计算机计算选择满足限制条件的监控波长λ和监控片数目，其中λΜ η < λ < λ Max，得到一个与所镀膜系的镀膜监控表，包括所镀膜系按顺序的膜层、相应的监控波长和监控片序号；⑶开机镀膜①镀制第一层膜之前，计算机根据下列公式(1)依次计算监控波长为λ时，第j
=1层膜的厚度系数从0变化到时的透射率变化曲线 nn - Y1 πη - Y1 ,
权利要求
1. 一种用于计算机控制镀膜装置进行镀膜的提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法，其特征在于该方法包括下列步骤(1)镀膜前向计算机(30)输入镀膜参数包括设计波长λ D、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率Ik、基底折射率ns、 入射介质折射率rv最小监控波长λΜη、最大监控波长λ Max、所需镀制的膜系、所镀制膜系的波长X1的透射率优化目标Targetju和所镀制膜系的波长λ2的透射率优化目标 Targetλ2 ；(2)通过计算机计算选择满足限制条件的监控波长λ和监控片数目，其中λΜη<λ < λ Max，得到一个与所镀膜系的镀膜监控表，包括所镀膜系按顺序的膜层、相应的监控波长和监控片序号；(3)开机镀膜①镀制第一层膜之前，计算机(30)根据下列公式(1)依次计算监控波长为λ时，第j =1层膜的厚度系数从0变化到时的透射率变化曲线
2.根据权利要求1所述的提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法，其特征在于所述的选择满足限制条件的监控波长λ和监控片数目的具体步骤如下①首先，计算机程序初始化满足限制条件的层数K= 0，初始化监控片数目W = 1，初始化监控波长为λ =CI1XXd/!. 03，当λ > λΜΜ，取λ = λΜΜ ；其中λ Max为最大监控波长， λ D为设计波长，Cl1为第1膜层的厚度系数，初始化判别数F = 0，所述的判别数F用于判断是否已经将第一层膜拆分成两层，已经将第一层膜拆分成两层，则F = 1，第一层膜未拆分成两层，则F = 0 ；②然后根据下列公式(1)计算监控波长为λ时，第j层膜的厚度系数从0变化到dfl 时的透射率变化曲线
全文摘要
一种用于计算机控制镀膜装置进行镀膜的提高薄膜光谱性能的膜厚监控方法，该方法包括该方法包括(1)镀膜前向计算机输入镀膜参数(2)通过计算机计算选择满足限制条件的监控波长λ和监控片数目，其中λMin＜λ＜λMax，得到一个与所镀膜系的镀膜监控表，包括所镀膜系按顺序的膜层、相应的监控波长和监控片序号；(3)镀膜等步骤。本发明能够自动选择监控波长和所需的最少监控片数目，采用比例式膜厚监控方法，减少了膜厚监控误差，提高了膜厚监控精度，可对规整膜系和非规整膜系进行监控。在膜厚监控系统控制精度不变的情况下，可有效地提高了薄膜的光谱性能。
文档编号C23C14/54GK102191475SQ201110094660
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者易葵, 朱美萍, 范正修, 邵建达 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所