[其他]用椭圆仪监控多层介质膜的方法

说明书

这是一种镀制光学薄膜的监控方法，IPC分类C23C14/54〔4〕。

目前的石英晶体监控只能给出薄膜的几何厚度，而光学监控也只能给出光学厚度。在一九八一年中国首届光学薄膜会议和一九八四年美国第三届光学干涉薄膜专题会议上虽然发表了椭圆仪监控薄膜的方法，能同时监控薄膜的几何厚度和膜层折射率（光学厚度等于膜层折射率和几何厚度的乘积），但也只限于监控单层膜，尚没有解决椭圆仪监控多层膜的技术。

一九八四年在美国加州蒙特利尔，美国光学学会主办了第三届光学干涉薄膜专题会议。会议文集已由上海光学干涉薄膜专业委员会翻译出版。会上，美国Perkm-Ebmer公司B.Tirri发表了《用自动椭圆仪实现薄膜的淀极监控》的文章，解决了“被涂膜元件上薄膜几何厚度和膜层折射率可以同时测出”的问题，但实验结果只列出ThF₄，ZnS单层膜涂制在不同折射率基片上的典型结果。该文中的表2给出了“组合膜淀积监控结果”，这种组合膜是ThF₄和ZnS按一定比例混合而成，实质也是单层膜。对于多层介质膜的监控问题，文章中未有涉及，没有提出解决办法。

本方法解决了用椭圆仪监控多层介质膜的问题，仍能同时监控几何厚度和光学厚度，并且对λ/4膜系和非λ/4膜系都适用。

本方法所使用的监控设备是椭圆偏振光测厚仪，所用计算公式为

其中

                              ,…依次类推。

                              ，…依次类推。

δ₁= (4π)/(λ0) n₁d₁Cosψ₁，

δ₂= (4π)/(λ₀) n₂d₂Cosψ₂，

δ₃= (4π)/(λ₀) n₃d₃Cosψ₃，

，…依次类推。

n₁、d₁分别与真空相接触的第一层膜的折射率和几何厚度;

n₂、d₂分别为与第一层膜相接触的第二层膜的折射率和几何厚度;

n₃、d₃分别为与第二层膜相接触的第三层膜的折射率和几何厚度：

依此类推。

对一层膜r_Ⅱp＝r_2p，r_Ⅱs＝r_2s，n₂＝n_g（n_g为基底折射率）对二层膜r_Ⅲp＝r_3p，r_Ⅲs＝r_3s，n₃＝n_g;对三层膜r_Ⅳp＝r_4p，r_Ⅳs＝r_4s，n₄＝n_g，依此类推。

对于给定的多层膜系，当n₀、n₁、n₂……和d₁、d₂、d₃……以及光线的入射角ψ确定后，利用电子计算机可以找出镀制各层膜所对应的ψ和△值，然后将椭圆仪置于相应位置（例如消光式椭圆仪为对应的A值和P值）接着开镀。当镀到所需膜厚，椭圆仪将有显示（例消光式椭圆仪表现为光点达到最暗），然后停镀。此膜层即为所需的介质膜

为了提高镀膜质量，在镀完每层介质膜后，可进行适时测量。根据测知的ψ和△值，在已知n₀、n₂、n₃……和d₂、d₃……的前提下，利用上述公式，使用电子计算机可以求出实际的n₁和d₁，以便与给定膜系相比较，及时加以修正。