[发明专利]膜厚修正板及光学直接监控镀膜设备

说明书

本发明公开一种膜厚修正板，其上开设有至少一个暴露孔，用于暴露玻璃基板的边缘部分，膜厚修正板的非暴露孔部分能够在玻璃基板的径向方向上，将玻璃基板全部遮挡，暴露的边缘部分能够进行中心直接监控，以减小光学薄膜滤光片的中心波长变化。同时，本发明提出一种包含上述膜厚修正板的光学直接监控镀膜设备，通过将旋转轴设置在偏离真空室中心轴的部位、将光学直接监控点设定在真空室中心轴部位，同时辅以具有暴露孔的膜厚修正板，可以使同一玻璃基板上同时具有中心直接监控和边缘直接监控的特点，既能保证薄膜光学滤光片的高产出率，降低生产成本，又能确保光学薄膜滤光片中心波长分布的一致性，实用性强。

技术领域

本发明属于光学薄膜滤光片技术领域，涉及一种光学薄膜滤光片的生产设备，特别是涉及膜厚修正板及光学直接监控镀膜设备。

背景技术

光学薄膜滤光片有广泛的应用领域，诸如在生命科学荧光检测、光纤通讯波分复用系统、激光雷达、人脸三维识别等高新技术领域，光学薄膜滤光片都是核心器件，作用是信息提取及提升系统信噪比。光学薄膜滤光片的生产方式是在真空环境中，用电子束加热，或离子束溅射，或磁控溅射的方式将不同厚度、高低折射率的材料交替组合，通过光学干涉的原理对某段光学波长起到透射或反射的效果。生产光学薄膜片的生产设备是光学真空镀膜机，主要由这几大部分组成：①真空的产生及维持系统；②材料加热蒸发或溅射系统；③膜层均匀性修正系统；④增加膜层品质的离子束辅助系统。

高端薄膜滤光片目前多通过进口设备生产，光学直接监控是生产高端窄带滤光片的唯一方法，即监控准直光直接投射到玻璃基片上，透过玻璃基片被光电探测器接收，转化为与薄膜厚度相关的电信号，经计算机处理后，可以达到精确的膜厚控制。提升玻璃基片区域的光学薄膜滤光片中心波长分布的一致性是该领域的技术难题。当前常规生产光学薄膜滤光片的设备内的光学直接监控方式主要有如下两种：

(1)边缘透射直接监控方式：

如图1所示，玻璃基片放置在工件架1上，工件架1绕位于设备中心轴的旋转轴9旋转，电子枪2、3交替工作，蒸发使高低折射率的材料沉积在玻璃基片上，离子源4工作产生离子束，轰击沉积在玻璃基片上的膜料，提升成膜质量。膜厚修正板5、6设置在工件架1下方；安装修正板的支架一般放置在真空室7的侧壁，有固定或活动两种类型，活动类型的修正效果好；监控光源8(可以是灯泡，也可以是从外部导入的光源)安装在某一个膜厚修正板的背面，通电发光，透过玻璃基片被光纤探头10接收，通过光电转换形式可以进行信息处理，将光信号转换成与膜厚相关的电信号，经软件计算后，设备自动判断，达到精确控制的目的。该结构的代表设备是日本光驰的带有直控的OTFC-1300设备。

当玻璃基片很大时，采用电子束蒸发或离子束溅射边缘透射直接监控方式进行成膜，如图2和3所示的形式。其中，如图3所示，离子束溅射的成膜方式是用一个离子源4产生的高能离子或原子轰击靶材11表面，将靶材材料以单个原子或多原子团的方式溅射出来，沉积到玻璃基板12上，辅助以膜厚修正板修正，达到监控点某区范围内的波长一致，其中膜厚修正板5、6设置在玻璃基板12的下方。图3中，激光穿过光纤探头10投射到玻璃基片12上，再穿透出真空室7，经反射镜13反射后被探测器14接收，转换成与光学膜厚相关的电信号，通过电信号的变化就可以达到监控薄膜厚度的目的。

上述可知，目前的边缘透射直接监控方式具有以下特点：

1、玻璃基板12的旋转轴9与设备的几何中心轴重合；

2、玻璃基片12绕设备的几何中心轴旋转；

3、由于高、低折射率材料在不同时刻的位置不同，不同时刻沉积的膜厚是不一样，需要依靠膜厚修正板修正薄膜厚度分布均匀性；

4、膜厚修正板一般是片式的，不同位置有不同的尺寸，膜的均匀性依靠调整修正板的尺寸来校准，不易调整，易变化；

5、成膜是大面积沉积；

6、光学监控位置，即光纤探头10不在设备的几何中心，而在边缘处，故称为边缘直接监控。