專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片的光學(xué)薄膜自動監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜產(chǎn)品制備過程中的監(jiān)控設(shè)備，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)監(jiān) 控片的自動控制過程。
背景技術(shù)：
絕大多數(shù)的光學(xué)薄膜都是基于光的干涉原理設(shè)計的，光學(xué)厚度通常作為一 個整體量去影響干涉結(jié)果。所以對于光學(xué)薄膜來說，最希望得到的是精確的光 學(xué)厚度。對于光學(xué)薄膜物理厚度的監(jiān)控，最常用的方法是用石英晶體測量淀積物的 質(zhì)量，然后通過密度換算為厚度，再乘以膜層的折射率得到光學(xué)厚度。由于在 膜層制備過程中各種因素的影響，膜層的折射率很難控制得非常準(zhǔn)確，從而導(dǎo) 致了膜層光學(xué)厚度的誤差。石英晶振法是精密的，但是不十分準(zhǔn)確。測量光學(xué) 厚度最好的方法是光學(xué)監(jiān)控法，就是直接測量由于薄膜厚度變化引起的膜系的 透(反)射率變化值。由于技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得非常精確和 穩(wěn)定了。當(dāng)前，光學(xué)薄膜的最佳監(jiān)控方法是用石英監(jiān)控膜層的沉積速率執(zhí)行鍍 膜過程，用單波長光電法決定薄膜光學(xué)厚度停點(diǎn)的全自動鍍膜系統(tǒng)。在使用光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控薄膜厚度時，由于真空室中材料蒸氣分子的分布 不均勻，會造成監(jiān)控片上薄膜厚度的不均勻，這種不均勻性會導(dǎo)致監(jiān)控信號的 鈍化，降低監(jiān)控精度。解決這個問題常用的方法是-第一、縮小監(jiān)控片上的光斑尺寸，利用監(jiān)控片上厚度局部"均勻區(qū)"。并 且光斑也不能無限制地減小，由于膜層誤差的累積，其監(jiān)控精度也不能達(dá)到很 高，常常需要頻繁更換監(jiān)控片來截斷誤差。這種方法的缺點(diǎn)是需要設(shè)計特別的結(jié)構(gòu)來裝載和更換監(jiān)控片；頻繁更換監(jiān)控片截斷誤差傳遞，這對需要誤差補(bǔ)償?shù)臑V光片的制作是不合適的。第二、降低監(jiān)控片上厚度不均勻所造成的監(jiān)控誤差，最有效的方法是旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片，消除監(jiān)控片上厚度不均勻性。但是在實(shí)際鍍膜設(shè)備的設(shè)計中，監(jiān)控片 裝置和晶控儀探頭之間的距離非常近，在監(jiān)控片裝置旋轉(zhuǎn)時會影響晶控儀探頭 的正常工作?，F(xiàn)在一些鍍膜設(shè)備常采用磁懸浮和偏置監(jiān)控片來解決這一問題， 這種裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。這對于常規(guī)的光學(xué)鍍膜設(shè)備而言是不適用的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種適用的可旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片的薄膜自動監(jiān)控裝置。該 裝置能夠在旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片時，既能使用晶控儀監(jiān)控膜層的沉積速率，同時又能用 光控系統(tǒng)監(jiān)控膜層厚度，實(shí)現(xiàn)高精度自動鍍膜過程。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明包括光源發(fā)射系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)、工件架、晶控儀探頭、監(jiān)控片旋 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、信號接收系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、晶控儀、計算機(jī)、真空室和監(jiān)控片。監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和晶控儀探頭設(shè)置在真空室內(nèi)，驅(qū)動電機(jī)帶動工件架旋轉(zhuǎn)；監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由內(nèi)環(huán)、外環(huán)和中間的連接鋼絲組成，內(nèi)環(huán)用以固定監(jiān)控片，外 環(huán)和工件架相連，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片狀態(tài)下的光控系統(tǒng)和晶控儀對鍍膜過程的聯(lián)動控制，避免監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)時對晶控儀探頭的遮擋；由工件架的轉(zhuǎn)動帶動監(jiān)控片 轉(zhuǎn)動，用工件架來傳動監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動。光源發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光信號，入射到真空室內(nèi)監(jiān)控片上形成光斑，由信號接 收系統(tǒng)接收后，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)揭辉O(shè)置有數(shù)據(jù)處理軟 件的計算機(jī)上；晶控儀將幾何厚度、沉積速率等信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上；在旋轉(zhuǎn) 監(jiān)控片的狀況下，晶控儀控制材料蒸發(fā)速率，計算機(jī)實(shí)時快速接收監(jiān)控波長光 信號，經(jīng)過有效的數(shù)據(jù)處理后，得到監(jiān)控波長的透射率值，按照預(yù)先設(shè)置判停 當(dāng)前層。本發(fā)明的有益效果是通過旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片，減小監(jiān)控片上不同地方的厚度差， 保證了光度信號的準(zhǔn)確度，提高了膜層厚度控制精度。本旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單合 理，成本低廉，有很好的操作性和實(shí)用性。


圖l是薄膜沉積監(jiān)控系統(tǒng)，其中l(wèi)一光源發(fā)射系統(tǒng)2—驅(qū)動電機(jī)3—工
件架4一晶控儀探頭5—監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 6—信號接收系統(tǒng) 7—信號轉(zhuǎn) 換系統(tǒng)8—晶控儀 9一計算機(jī)IO—真空室 ll一監(jiān)控片；圖2是監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中5-l—內(nèi)環(huán)5-2—外環(huán)5-3—連接鋼絲。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括光源發(fā)射系統(tǒng)l、驅(qū)動電機(jī)2、工件架3、 晶控儀探頭4、監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5、信號接收系統(tǒng)6、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7、晶控儀8、 計算機(jī)9、真空室IO和監(jiān)控片11。監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5由內(nèi)環(huán)5-l、外環(huán)5-2和中 間的連接鋼絲5-3組成，內(nèi)環(huán)5-1用以固定監(jiān)控片11，外環(huán)和工件架3相連，由 工件架3的轉(zhuǎn)動帶動監(jiān)控片11轉(zhuǎn)動，在內(nèi)環(huán)5-1和外環(huán)5-2之間用三根細(xì)鋼絲 (直徑O.lmm)相連，連接鋼絲5-3對晶控儀探頭4的蒸發(fā)遮擋可以忽略，這樣 的設(shè)計既保證了監(jiān)控片11的旋轉(zhuǎn)，又可以實(shí)現(xiàn)晶控儀8對蒸發(fā)速率的控制；光 源發(fā)射系統(tǒng)1發(fā)出光信號，入射到真空室中監(jiān)控片11上形成一個不大于①6mm 的光斑，由一信號接收系統(tǒng)6接收后，再經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換， 傳輸?shù)揭辉O(shè)置有數(shù)據(jù)處理軟件的計算機(jī)機(jī)9上；晶控儀8將幾何厚度、沉積速 率等信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī)機(jī)9上。在旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片ll的狀況下，晶控儀8控制材料蒸發(fā)速率，計算機(jī)9實(shí)時快 速接收監(jiān)控波長光信號，經(jīng)過有效的數(shù)據(jù)處理后，得到監(jiān)控波長的透射率值， 按照預(yù)先設(shè)置判停當(dāng)前層。整個鍍制過程完全自動化和智能化，無需人為干預(yù)， 保證控制過程的重復(fù)性，減輕鍍膜者的勞動強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片的光學(xué)薄膜自動監(jiān)控裝置，包括光源發(fā)射系統(tǒng)(1)、驅(qū)動電機(jī)(2)、工件架(3)、晶控儀探頭(4)、監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)、信號接收系統(tǒng)(6)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(7)、晶控儀(8)、計算機(jī)(9)、真空室(10)和監(jiān)控片(11)，其特征在于監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)和晶控儀探頭(4)設(shè)置在真空室(10)內(nèi)；監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)由內(nèi)環(huán)(5-1)、外環(huán)(5-2)和中間的連接鋼絲(5-3)組成，內(nèi)環(huán)5-1用以固定監(jiān)控片(11)，外環(huán)(5-2)和工件架(3)相連，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片(11)狀態(tài)下的光控系統(tǒng)和晶控儀對鍍膜過程的聯(lián)動控制，避免監(jiān)控片(11)旋轉(zhuǎn)時對晶控儀探頭(4)的遮擋；由工件架(3)的轉(zhuǎn)動帶動監(jiān)控片(11)轉(zhuǎn)動，用工件架(3)來傳動監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)的轉(zhuǎn)動。
2. —種旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片的光學(xué)薄膜自動監(jiān)控方法，其特征在于光源發(fā)射系統(tǒng) (1)發(fā)出光信號，入射到真空室內(nèi)監(jiān)控片(11)上形成光斑，由信號接收系統(tǒng) (6)接收后，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(7)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)揭辉O(shè)置有數(shù)據(jù)處理軟件的計算機(jī)(9)上；晶控儀(8)將幾何厚度、沉積速率等信號傳輸?shù)接?算機(jī)(9)上；在旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片(11)的狀況下，晶控儀(8)控制材料蒸發(fā)速率， 計算機(jī)(9)實(shí)時快速接收監(jiān)控波長光信號，經(jīng)過有效的數(shù)據(jù)處理后，得到監(jiān)控 波長的透射率值，按照預(yù)先設(shè)置判停當(dāng)前層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片的光學(xué)薄膜自動監(jiān)控裝置，涉及一種薄膜產(chǎn)品制備過程中的監(jiān)控設(shè)備。本發(fā)明包括光源發(fā)射系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)、工件架、晶控儀探頭、監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、信號接收系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、晶控儀、計算機(jī)、真空室和監(jiān)控片。監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和晶控儀探頭設(shè)置在真空室內(nèi)，光源發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光信號，入射到真空室內(nèi)，在監(jiān)控片上形成光斑，由信號接收系統(tǒng)接收后，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換和計算機(jī)處理，監(jiān)控薄膜厚度，控制材料的蒸發(fā)速率。本發(fā)明采用把監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計成內(nèi)環(huán)和外環(huán)，中間采用細(xì)鋼絲連接，這樣的結(jié)構(gòu)避免了監(jiān)控片旋轉(zhuǎn)時對晶控儀探頭的遮擋，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)監(jiān)控片狀態(tài)下的光控系統(tǒng)和晶控儀對鍍膜過程的聯(lián)動控制。
文檔編號G02B1/10GK101162271SQ20071017783
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者盧偉強(qiáng), 喻志農(nóng), 王華清, 唯 薛, 賈秋萍 申請人:北京理工大學(xué)