本發(fā)明涉及薄膜監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著光學(xué)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)薄膜元件的性能指標(biāo)要求越來越高，薄膜元件膜系設(shè)計(jì)與制備變得越來越復(fù)雜，對(duì)沉積工藝精度要求越來越高。尤其在多層膜元件從膜系設(shè)計(jì)到制備工藝實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和難度非常之高，在一些條件下比較復(fù)雜的多層膜元件的膜層數(shù)通常達(dá)到幾十層甚至上百層。并且在這些膜系大多是非規(guī)整膜系，如何實(shí)現(xiàn)在多層膜中薄膜厚度的精確控制成為能否成功制備多層膜元件的關(guān)鍵。通常情況下，薄膜研制人員采用晶控法或光控法來監(jiān)測沉積過程中薄膜厚度。

晶控法的優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)易于讀取，隨著膜厚增加，頻率線性地下降。主要缺點(diǎn)在于晶控片直接監(jiān)控的是薄膜的物理厚度，對(duì)于沉積過程中薄膜材料的折射率波動(dòng)無法監(jiān)控，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高精度薄膜厚度監(jiān)控是困難的。

相比于晶控法，特別是在一些對(duì)薄膜厚度控制精確要求高的情況下，光控法由于其具有誤差補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢而被視為首選。但光控法由于控制片劃分和監(jiān)控波長的選取通常很難做到每一層薄膜的最佳監(jiān)控，不可能使每一層薄膜的控制波長都落到信號(hào)變化最靈敏點(diǎn)，頻繁更換控制波長又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的增大，因此，這些非靈敏層是多層膜制備過程中的主要誤差來源，所以光控法中非靈敏層的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致在多層膜沉積過程中的誤差不斷累計(jì)，這種累計(jì)誤差的大小決定了多層膜系能否成功制備。

因此，光控方法制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法對(duì)于提高膜系制備精度，實(shí)現(xiàn)超多膜層膜系中對(duì)每一層沉積薄膜光學(xué)厚度的精確控制，并最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)并制備出高性能薄膜元件具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)在多層膜系光控波長調(diào)節(jié)過程中，光控法由于控制片劃分和監(jiān)控波長的選取通常很難做到每一層薄膜的最佳監(jiān)控，本發(fā)明提出了一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法，該方法的方案如下：

一種在光控法制備多層膜薄膜元件過程中非靈敏層薄膜層采用“晶控+光控”結(jié)合方法，將光控中被鍍非靈敏層采用分段制備，用晶控法制備非靈敏層一部分厚度，用光控法制備非靈敏層剩余部分。

在上述方案中，為提高非靈敏層的制備精度，利用晶控法制備薄層時(shí)頻率變化的有效性，先通過晶振監(jiān)控沉積出非靈敏層中一部分厚度，使其剩余厚度在光控信號(hào)中處于信號(hào)變化最靈敏區(qū)域。

在上述方案中，為提高非靈敏層中光控部分信號(hào)有效性，其中晶控法制備非靈敏層厚度需要根據(jù)非靈敏層自身厚度及所在光控信號(hào)變化中的趨勢進(jìn)行合理選擇。

在上述方案中，為降低非靈敏層制備誤差，采用先進(jìn)行晶控法制備非靈敏層，后采用光控法制備非靈敏層的剩余部分，非靈敏層‘晶控部分+光控部分’沉積誤差可以通過實(shí)際沉積終止點(diǎn)與理論值終止點(diǎn)的偏差實(shí)施修正補(bǔ)償。

對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明還提供制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制裝置用來實(shí)現(xiàn)上述的制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

利用晶控法制備薄層靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，控制制備非靈敏層前端部分，使剩余光控沉積厚度部分落在最佳靈敏位置監(jiān)控，減少光控信號(hào)不靈敏帶來的監(jiān)控誤差，利用光控法制備非靈敏層后端部分，使剩余光控沉積厚度部分落在最佳靈敏位置監(jiān)控，可以同時(shí)補(bǔ)償晶控部分及光控本身控制沉積所帶來的制備誤差，采用光控與晶控結(jié)合的方式沉積多層膜薄膜元件中非靈敏層薄膜層，避免了只采用光控法制備非敏感層所帶來的控制誤差，顯著提高了光控系統(tǒng)中非靈敏層的沉積精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中提供一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的內(nèi)容以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

名詞解釋：

石英晶振法所謂石英晶振法即利用石英晶體材料中其固有的特性進(jìn)行檢測的方法。作為關(guān)鍵參數(shù)的精度,其往往取決于整體電路的穩(wěn)定性、測試系統(tǒng)中晶體的相關(guān)參數(shù)以及探測頭部裝置的結(jié)構(gòu)等等。石英監(jiān)控法的最大特點(diǎn)就是監(jiān)控簡單不存在控制波長調(diào)節(jié)的誤差，同時(shí)接收信號(hào)更容易被接收能夠即時(shí)的記錄蒸發(fā)過程中的蒸發(fā)參數(shù)，由于其以上特點(diǎn)，石英晶體監(jiān)控裝置更適應(yīng)于自動(dòng)蒸發(fā)裝置。根據(jù)薄膜設(shè)計(jì)理論對(duì)膜系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)有非周期膜層即不規(guī)整膜層，雖然不規(guī)整膜系具有優(yōu)良的光學(xué)特性但是在膜層厚度控制方面卻帶來了很多困難。晶控系統(tǒng)對(duì)于非波長的膜層厚度的控制，目前主要采用的監(jiān)控方法是石英晶體監(jiān)控法該方法是基于石英晶體的壓電效應(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)對(duì)膜層進(jìn)行監(jiān)控的。

晶控法利用薄膜沉積過程中晶體頻率的變化監(jiān)測薄膜厚度的變化，其控制精度與晶控片基頻有關(guān)，如果晶控片的基頻越高，控制精度就越高。在沉積過程中，監(jiān)控頻率不斷下降，隨著薄膜厚度不斷增加，晶控片靈敏度降低。由晶控片的頻率下降值所得到的薄膜物理厚度，它與折射率的乘積即為控制的光學(xué)厚度。然而，膜層的折射率需要在沉積前預(yù)先標(biāo)定，在實(shí)際薄膜沉積生長過程中薄膜的折射率會(huì)隨著沉積環(huán)境、沉積參數(shù)的波動(dòng)而與薄膜材料標(biāo)定值產(chǎn)生一定的波動(dòng)。

光控法采用在監(jiān)控片上光譜信號(hào)變化檢測薄膜元件表面的薄膜厚度沉積生長。根據(jù)已知多層膜各膜層的折射率和厚度，可以預(yù)先計(jì)算出各膜層終止時(shí)的反射率或透射率光譜值，然后按計(jì)算值控制每一層薄膜的沉積終止點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)控制波長，使各層膜的控制波長選擇在信號(hào)變化最靈敏的波長上。在多層膜系光控波長調(diào)節(jié)過程中，盡可能調(diào)節(jié)控制波長停鍍在極值點(diǎn)過后的一段靈敏區(qū)域，據(jù)此實(shí)際沉積終止點(diǎn)與理論值終止點(diǎn)的偏差即可實(shí)施修正補(bǔ)償。

結(jié)合圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中提供一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法，該方法包括以下幾個(gè)基本步驟：

S1、在多層膜系沉積過程中，通過控制片劃分和監(jiān)控波長的選取實(shí)現(xiàn)大多數(shù)薄膜膜層的最佳靈敏位置監(jiān)控，在其中選出控制波長下監(jiān)控光譜信號(hào)不靈敏的非靈敏層，用于誤差控制優(yōu)化。

S2、在選出控制波長下監(jiān)控光譜信號(hào)不靈敏的非靈敏層，根據(jù)其自身物理厚度及所在光控系統(tǒng)中信號(hào)位置，將其劃分為兩部分分別進(jìn)行晶振控制沉積和光控控制沉積。

S3、晶控沉積厚度部分與光控沉積厚度劃分標(biāo)準(zhǔn)通常依據(jù)非靈敏層的總厚度及光控信號(hào)靈敏程度，劃分原則為在晶控沉積厚度盡可能薄的前提下，光控沉積厚度部分獲得最佳靈敏位置監(jiān)控。

S4、將多層膜系沉積光控系統(tǒng)中每一非靈敏層都進(jìn)行兩部分劃分，采用晶控、光控結(jié)合控制，完成對(duì)光控法中非靈敏層的在多層膜沉積過程中的誤差控制。

利用晶控法制備薄層靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，控制制備非靈敏層前端部分，使剩余光控沉積厚度部分落在最佳靈敏位置監(jiān)控，減少光控信號(hào)不靈敏帶來的監(jiān)控誤差，利用光控法制備非靈敏層后端部分，使剩余光控沉積厚度部分落在最佳靈敏位置監(jiān)控，可以同時(shí)補(bǔ)償晶控部分及光控本身控制沉積所帶來的制備誤差，采用光控與晶控結(jié)合的方式沉積多層膜薄膜元件中非靈敏層薄膜層，避免了只采用光控法制備非敏感層所帶來的控制誤差，顯著提高了光控系統(tǒng)中非靈敏層的沉積精度。

本發(fā)明實(shí)施例中還提供一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法，包括：

確定多層膜膜系光控整體劃分；

根據(jù)多層膜數(shù)據(jù)按膜類型劃分出若干非靈敏單層膜；

針對(duì)每個(gè)單層膜配置對(duì)應(yīng)的監(jiān)控波長；

根據(jù)單層膜對(duì)應(yīng)的監(jiān)控信號(hào)靈敏度確定是否為光控中的非靈敏層；

將所述非靈敏層按照自身厚度和光控信號(hào)位置劃分為晶振控制沉積層和光控控制沉積層；

對(duì)所述晶振控制沉積層進(jìn)行晶控沉積控制；

當(dāng)所述晶振控制沉積層完成晶控沉積后，對(duì)剩余的非靈敏層進(jìn)行光控沉積，直至達(dá)到光控沉積目標(biāo)值，得到所述光控控制沉積層；

依次完成對(duì)多層膜膜系中非靈敏膜的非靈敏區(qū)的沉積操作。

可選地，達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，所述光控控制沉積層光學(xué)厚度為所述非靈敏層目標(biāo)厚度值。在鍍膜過程中，膜層厚度增加后，其透過率或者反射率跟著變化，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)值點(diǎn)時(shí)其光學(xué)厚度為膜層目標(biāo)厚度值，利用這個(gè)控制膜厚。晶控法監(jiān)控膜厚的原理為利用石英晶體振動(dòng)頻率與其質(zhì)量成反比的原理，通過儀表監(jiān)控頻率控制膜厚的。

可選地，在進(jìn)行晶振控制是振動(dòng)頻率與晶振控制沉積層質(zhì)量成反比。

可選地，所述晶控沉積采用石英晶體的壓電效應(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)對(duì)膜層進(jìn)行監(jiān)控。

結(jié)合圖2所示，上文中介紹了制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法，相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例中還提供一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制裝置，包括：

第一確定單元201，用于確定多層膜膜系光控整體劃分；

第一劃分單元202，用于根據(jù)多層膜數(shù)據(jù)按膜類型劃分出若干非靈敏層；

配置單元203，用于針對(duì)每個(gè)單側(cè)膜配置對(duì)應(yīng)的監(jiān)控波長；

第二確定單元204，用于根據(jù)每層單層膜對(duì)應(yīng)的監(jiān)控波長確定該單層膜是否為非靈敏層；

第二劃分單元205，用于將所述非靈敏層按照自身厚度和光控信號(hào)位置劃分為晶振控制沉積層和光控控制沉積層；

第一沉積單元206，用于對(duì)所述晶振控制沉積層進(jìn)行晶控沉積控制；

第二沉積單元207，用于當(dāng)所述晶振控制沉積層完成晶控沉積后對(duì)剩余的非靈敏層進(jìn)行光控沉積直至達(dá)到光控沉積目標(biāo)值，得到所述光控控制沉積層；

執(zhí)行單元208，用于依次完成對(duì)多層膜中非靈敏膜的非靈敏區(qū)的沉積操作。

可選地，達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，所述光控控制沉積層光學(xué)厚度為所述非靈敏層目標(biāo)厚度值。

可選地，在進(jìn)行晶振控制是振動(dòng)頻率與晶振控制沉積層質(zhì)量成反比。

可選地，所述晶控沉積采用石英晶體的壓電效應(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)對(duì)膜層進(jìn)行監(jiān)控。

利用晶控法制備薄層靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，控制制備非靈敏層前端部分，使剩余光控沉積厚度部分落在最佳靈敏位置監(jiān)控，減少光控信號(hào)不靈敏帶來的監(jiān)控誤差，利用光控法制備非靈敏層后端部分，使剩余光控沉積厚度部分落在最佳靈敏位置監(jiān)控，可以同時(shí)補(bǔ)償晶控部分及光控本身控制沉積所帶來的制備誤差，采用光控與晶控結(jié)合的方式沉積多層膜薄膜元件中非靈敏層薄膜層，避免了只采用光控法制備非敏感層所帶來的控制誤差，顯著提高了光控系統(tǒng)中非靈敏層的沉積精度。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。