[发明专利]光控-晶控综合膜厚监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及镀膜，特别是一种用于镀膜装置精确控制制备高性能光学薄膜的光控-晶控综合膜厚监控方法。

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：ZL200510026448.1，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后调制成为调制光，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26的晶振头21通过屏蔽线经阻抗匹配器22和晶控仪26相连，晶控仪26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24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26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。光电极值法将薄膜透射率（或反射率）的极值点作为停镀点,通过调节监控波长，也能够实现非规整膜系的监控。然而，由于光学镀膜材料在不同波长存在色散，对于膜层较厚的膜系而言，对每层都调节监控波长，势必会由于色散问题造成较大的厚度误差。石英晶体振荡法能够监控非规整膜系，然而，它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，镀膜工艺参数，包括沉积速率、沉积温度、真空度等参数的改变，会引起晶控仪工具因子较大的变化。这样，如果单独使用石英晶体振荡法进行监控，在镀膜工艺参数稍微变动的情况下，就不得不通过实验来确定新的工具因子，大幅度增加镀膜成本。

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，提供一种用于镀膜装置精确控制制备高性能光学薄膜的光控-晶控综合膜厚监控方法。该方法综合了光电极值法和石英晶体振荡法的优点，能够克服两者单独使用时石英晶体振荡仪的工具因子易受膜层沉积参数影响，以及光电极值法监控非规整膜系误差大的问题。

本发明的解决方案如下:

一种用于镀膜装置精确控制制备高性能光学薄膜的光控-晶控综合膜厚监控方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

1）镀膜前向计算机输入需要的镀膜参数：包括设计波长λ_D、高折射率材料折射率n_H、低折射率材料折射率n_L、基底折射率n_S、入射介质折射率n₀、最小监控波长λ_Min、所需镀制的膜系和总的膜层数K；

2）计算机根据输入的镀膜参数，给出所镀膜系的镀膜监控表，第1层膜、第2层膜采用光电极值法进行监控，其他膜层都采用石英晶体振荡法监控，镀膜监控表中给出相应层膜的监控波长λ_j、理论极值数E_jT或晶控系数R_j；

3）开机镀膜：