本發明涉及薄膜監控領域，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：

近年來，隨著光學科學技術的不斷發展，對薄膜元件的性能指標要求越來越高，薄膜元件膜系設計與制備變得越來越復雜，對沉積工藝精度要求越來越高。尤其在多層膜元件從膜系設計到制備工藝實現的復雜度和難度非常之高，在一些條件下比較復雜的多層膜元件的膜層數通常達到幾十層甚至上百層。并且在這些膜系大多是非規整膜系，如何實現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鍵。通常情況下，薄膜研制人員采用晶控法或光控法來監測沉積過程中薄膜厚度。

晶控法的優點在于信號易于讀取，隨著膜厚增加，頻率線性地下降。主要缺點在于晶控片直接監控的是薄膜的物理厚度，對于沉積過程中薄膜材料的折射率波動無法監控，對于實現高精度薄膜厚度監控是困難的。

相比于晶控法，特別是在一些對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償的優勢而被視為首選。但光控法由于控制片劃分和監控波長的選取通常很難做到每一層薄膜的最佳監控，不可能使每一層薄膜的控制波長都落到信號變化最靈敏點，頻繁更換控制波長又會導致系統誤差的增大，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會導致在多層膜沉積過程中的誤差不斷累計，這種累計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于提高膜系制備精度，實現超多膜層膜系中對每一層沉積薄膜光學厚度的精確控制，并最終實現設計并制備出高性能薄膜元件具有重要意義。

技術實現要素：

針對在多層膜系光控波長調節過程中，光控法由于控制片劃分和監控波長的選取通常很難做到每一層薄膜的最佳監控，本發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頻率變化的有效性，先通過晶振監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中處于信號變化最靈敏區域。

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

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際沉積終止點與理論值終止點的偏差實施修正補償。

對應地，本發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現上述的制備多層膜元件過程中非靈敏層誤差控制方法。

從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：

利用晶控法制備薄層靈敏度高的優點，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控，減少光控信號不靈敏帶來的監控誤差，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控，可以同時補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中非靈敏層的沉積精度。

附圖說明

圖1是本發明實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是本發明實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構圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的內容以外的順序實施。此外，術語“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、產品或設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對于這些過程、方法、產品或設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行檢測的方法。作為關鍵參數的精度,其往往取決于整體電路的穩定性、測試系統中晶體的相關參數以及探測頭部裝置的結構等等。石英監控法的最大特點就是監控簡單不存在控制波長調節的誤差，同時接收信號更容易被接收能夠即時的記錄蒸發過程中的蒸發參數，由于其以上特點，石英晶體監控裝置更適應于自動蒸發裝置。根據薄膜設計理論對膜系進行設計時發現有非周期膜層即不規整膜層，雖然不規整膜系具有優良的光學特性但是在膜層厚度控制方面卻帶來了很多困難。晶控系統對于非波長的膜層厚度的控制，目前主要采用的監控方法是石英晶體監控法該方法是基于石英晶體的壓電效應和質量負荷效應對膜層進行監控的。

晶控法利用薄膜沉積過程中晶體頻率的變化監測薄膜厚度的變化，其控制精度與晶控片基頻有關，如果晶控片的基頻越高，控制精度就越高。在沉積過程中，監控頻率不斷下降，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厚度。然而，膜層的折射率需要在沉積前預先標定，在實際薄膜沉積生長過程中薄膜的折射率會隨著沉積環境、沉積參數的波動而與薄膜材料標定值產生一定的波動。

光控法采用在監控片上光譜信號變化檢測薄膜元件表面的薄膜厚度沉積生長。根據已知多層膜各膜層的折射率和厚度，可以預先計算出各膜層終止時的反射率或透射率光譜值，然后按計算值控制每一層薄膜的沉積終止點。通過調節控制波長，使各層膜的控制波長選擇在信號變化最靈敏的波長上。在多層膜系光控波長調節過程中，盡可能調節控制波長停鍍在極值點過后的一段靈敏區域，據此實際沉積終止點與理論值終止點的偏差即可實施修正補償。

結合圖1所示，本發明實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基本步驟：

S1、在多層膜系沉積過程中，通過控制片劃分和監控波長的選取實現大多數薄膜膜層的最佳靈敏位置監控，在其中選出控制波長下監控光譜信號不靈敏的非靈敏層，用于誤差控制優化。

S2、在選出控制波長下監控光譜信號不靈敏的非靈敏層，根據其自身物理厚度及所在光控系統中信號位置，將其劃分為兩部分分別進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準通常依據非靈敏層的總厚度及光控信號靈敏程度，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控。

S4、將多層膜系沉積光控系統中每一非靈敏層都進行兩部分劃分，采用晶控、光控結合控制，完成對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點，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控，減少光控信號不靈敏帶來的監控誤差，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控，可以同時補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中非靈敏層的沉積精度。

本發明實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；

根據多層膜數據按膜類型劃分出若干非靈敏單層膜；

針對每個單層膜配置對應的監控波長；

根據單層膜對應的監控信號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位置劃分為晶振控制沉積層和光控控制沉積層；

對所述晶振控制沉積層進行晶控沉積控制；

當所述晶振控制沉積層完成晶控沉積后，對剩余的非靈敏層進行光控沉積，直至達到光控沉積目標值，得到所述光控控制沉積層；

依次完成對多層膜膜系中非靈敏膜的非靈敏區的沉積操作。

可選地，達到目標值時，所述光控控制沉積層光學厚度為所述非靈敏層目標厚度值。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，當達到目標值點時其光學厚度為膜層目標厚度值，利用這個控制膜厚。晶控法監控膜厚的原理為利用石英晶體振動頻率與其質量成反比的原理，通過儀表監控頻率控制膜厚的。

可選地，在進行晶振控制是振動頻率與晶振控制沉積層質量成反比。

可選地，所述晶控沉積采用石英晶體的壓電效應和質量負荷效應對膜層進行監控。

結合圖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，相應地，本發明實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，用于根據多層膜數據按膜類型劃分出若干非靈敏層；

配置單元203，用于針對每個單側膜配置對應的監控波長；

第二確定單元204，用于根據每層單層膜對應的監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，用于對所述晶振控制沉積層進行晶控沉積控制；

第二沉積單元207，用于當所述晶振控制沉積層完成晶控沉積后對剩余的非靈敏層進行光控沉積直至達到光控沉積目標值，得到所述光控控制沉積層；

執行單元208，用于依次完成對多層膜中非靈敏膜的非靈敏區的沉積操作。

可選地，達到目標值時，所述光控控制沉積層光學厚度為所述非靈敏層目標厚度值。

可選地，在進行晶振控制是振動頻率與晶振控制沉積層質量成反比。

可選地，所述晶控沉積采用石英晶體的壓電效應和質量負荷效應對膜層進行監控。

利用晶控法制備薄層靈敏度高的優點，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控，減少光控信號不靈敏帶來的監控誤差，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控，可以同時補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中非靈敏層的沉積精度。

所屬領域的技術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，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統，裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實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，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，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，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

本領域普通技術人員可以理解上述實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的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：只讀存儲器(ROM，Read Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。

以上對本發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行了詳細介紹，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。