[发明专利]光谱检测装置、膜厚实时监控方法及系统、真空镀膜机

权利要求书

1.一种光谱检测装置，其特征在于，包括：设于真空室外部的光谱仪和光源，设于真空室壳体上连接所述光源的光输入接口和连接所述光谱仪的光输出接口，设于真空室顶部用于放置样品的旋转样品夹具，以及设置在旋转样品夹具下部的反射棱镜；其中，所述光输入接口和光输出接口设置在真空室的顶部外壳上；

所述光输入接口和光输出接口为真空密封接口；

所述旋转样品夹具上设置有至少两个通孔，其中至少一个透光通孔，至少一个样品通孔；所述光输入接口或光输出接口对准所述通孔的位置；

所述光源用于输出检测光，并通过光输出接口进入真空室；

所述反射棱镜用于对传输的检测光进行反射，并将所述检测光进行反射后垂直入射到样品表面；

所述旋转样品夹具用于通过旋转将透光通孔或样品通孔置于检测光的光路上；其中，所述检测光垂直入射到样品表面；

所述检测光通过样品表面后得到测量光，并通过所述光输出接口传输至光谱仪；

所述光谱仪用于对所述测量光进行光谱检测。

2.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于，还包括设于真空室内的第一准直镜和第二准直镜；其中，所述第一准直镜设于光输入接口之后反射棱镜之前的光路上，所述第二准直镜设于旋转样品夹具的通孔之后光输出接口之前的光路上；

所述第一准直镜用于对检测光进行平行处理后入射到所述反射棱镜；

所述第二准直镜用于收集通过通孔的测量光，并由光输出接口传输至光谱仪。

3.根据权利要求2所述的光谱检测装置，其特征在于，还包括：连接所述第一准直镜的第一角度可调光学平台，以及连接所述第二准直镜的第二角度可调光学平台；

所述第一角度可调光学平台用于调整所述第一准直镜的角度以使得检测光平行入射反射棱镜；

所述第二角度可调光学平台用于调整所述第二准直镜的角度以使得测量光汇聚至光输出接口。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光谱检测装置，其特征在于，所述旋转样品夹具为环形形状，所述通孔设置在环形面板上；

所述光输入接口对准旋转样品夹具的内环内部区域，所述光输出接口对准旋转样品夹具的环形面板的通孔位置；

所述检测光通过所述内环内部区域穿过旋转样品夹具进入反射棱镜。

5.根据权利要求4所述的光谱检测装置，其特征在于，所述旋转样品夹具的环形面板上设置有多组透光通孔和样品通孔；其中，所述透光通孔和样品通孔分别间隔设置。

6.一种膜厚实时监控方法，其特征在于，通过权利要求1-5任一项所述的光谱检测装置检测光谱参数，所述方法包括：

读取所述光谱检测装置测量的所述检测光通过所述透光通孔得到的透光光谱参数；

读取所述光谱检测装置测量的所述检测光通过所述样品通孔得到的测量光谱参数；

读取所述光谱检测装置测量的所述检测光通过所述旋转样品夹具的环形面板得到的背景暗光光谱参数；

根据所述透光光谱参数、测量光谱参数以及所述暗光光谱参数计算得到所述样品的光学参数；

根据所述光学参数对真空镀膜的膜厚进行实时监控。

7.根据权利要求6所述的膜厚实时监控方法，其特征在于，所述光学参数为透过率；

根据所述透光光谱参数、测量光谱参数以及所述暗光光谱参数计算得到所述样品薄膜的光学参数，包括：

读取所述光谱检测装置测量的多组透光光谱参数、测量光谱参数以及所述暗光光谱参数，并计算平均值；

对所述透光光谱参数、测量光谱参数以及所述暗光光谱参数的平均值进行非线性矫正；

利用矫正后的透光光谱参数、测量光谱参数以及所述暗光光谱参数计算所述样品的透过率，计算公式为：

γ＝(P-N)/(M-N)

式中，γ为透过率，M为透光光谱参数，P为测量光谱参数，N为暗光光谱参数。

8.一种膜厚实时监控系统，其特征在于，包括：膜厚控制系统，以及权利要求1-5任一项所述的光谱检测装置；所述膜厚控制系统用于读取所述光谱检测装置检测的光谱参数，并执行权利要求6或7所述的膜厚实时监控方法。

9.一种真空镀膜机，其特征在于，包括：真空室，以及权利要求8的膜厚实时监控系统。