专利名称：用于测量镀层的透射度的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照本发明权利要求1的前序部分所述的测量装置。
衬底上的镀层，例如利用溅射在玻璃板上的镀层，应该是尽可能均匀的。只有当镀层在整个衬底上具有同样的厚度时，才可以确保镀层的光学性质，例如透射、反射以及电阻，在所有点上都是相同的。
对这些光学性质的测量通常是在有镀层的衬底试样上进行的。衬底试样是在实验室里被移动和测试的，这就必须花费相当多的时间。这一点对于表征大面积镀层的特征而言尤其明显，因为在这种情况下，必须使用和测试大量的试样。如果有好的空间分辨率，则需要将近80个小时的工作以在整个试样上获得其光谱反射、光谱透射以及表面电阻。
因此，本发明着手解决对镀层的基本光学性质进行自动探测的问题。
该问题可按照本发明权利要求1所述的特征来解决。
根据本发明可获得的优点特别包括在有镀层的板状衬底的表面上所有点处对其透射进行自动测量。本发明的一个实施例中更是使得对镀层的光谱反射和表面电阻进行额外地自动测量成为可能。通常，采用厚度为0.5-6mm的平板玻璃作为衬底，这里玻璃板的尺寸可以大约为2.2m×2.4m。对于玻璃板上可以任意选择的测量点，采用＜5mm的绝对精度和＜1mm的相对精度来逼近。对透射T(λ)、反射R(λ)和表面电阻R同时进行测量的测量速度超过每小时1000次测量。如果只测量T(λ)和R(λ)，则可能超过每小时2000次测量。表面电阻的测量按照四点法进行，该四点法的测量范围介于10mΩ和1000Ω之间。玻璃上镀层的厚度能够由对T(λ)和R(λ)的测量来计算得出。
附图显示了本发明的实施例，下面进一步对实施例进行具体地描述。
附图中
图1所示的是与玻璃板和测量仪器一起的支撑板；图2所示的是从图1中放大的局部视图；图3所示的是图2中所示装置的俯视图。
图4所示的是电阻测量头的端部；图5所示的是四点法电阻测量的结构。
图1描述的装置1用于测量衬底上镀层的参数或性质。该装置1包括支撑板2，其中设有竖直的狭缝3。在支撑板2的前面设置着有镀层的玻璃板4，其坐放在滚筒5-9上，这些滚筒与竖直方向所成夹角在48-108之间。这里，在玻璃板4背离支撑板2的那一侧面上有镀层，该镀层是采用诸如溅射工艺等方法沉积的。空气通过喷嘴(图1中未示)流进玻璃板4与支撑板2之间的间隙，使得玻璃板靠在空气气垫上。对这一连接的进一步细节描述见PCT申请PCT/EP2004/002333。
滚筒5-9利用马达(图1中未示)沿顺时针或逆时针方向进行同步旋转。通过此旋转，玻璃板4相对于静止的支撑板2被向右或向左移动。
装置1还固定地设有两个柱10和11，其中柱10装在支撑板2的前面，柱11装在支撑板2的后面。这两个柱10和11支撑着可沿竖直方向移动的测量仪器，该竖直方向即为Y方向。测量仪器之一12为反射测量仪器，另一测量仪器13为电阻测量头。测量仪器12和13都被固定在滑架14上。通过集成在柱10内的皮带传动件(图中未示出)来实现测量仪器12、13在Y方向上的运动，从而移动滑架14。测量仪器12和13的电源线和测量线都在牵引线装置15中被引导。与柱10相类似，柱11也支撑着测量仪器，但其只是接收光的测量仪器，且在图1中并未显示，然而，该测量仪器直接设在狭缝3附近，就如光学测量仪器12一样。
玻璃板4的传输有三个阶段首先，在支撑板2和玻璃板4之间产生所述的空气气垫。随后，滚筒5-9进行旋转，由于滚筒5-9与玻璃板4的下缘之间的摩擦力，从而使得玻璃板4沿着X方向移动。当玻璃板4到达指定的测量位置以后，空气被切断，空气气垫又瓦解了。
在测量过程中，电阻测量头13接触在镀层上。为了进行下一个测量过程，则该测量头必须从镀层上移开。因此，如果要顺序进行几次测量，则电阻测量头13要沿着Z方向完成前后往返的移动。
图2所示的是支撑板2的侧边16的视图。可以看出，玻璃板4前面安装着反射测量仪12，玻璃板4的后面安装着透射测量仪器17。包含在反射测量仪器中的照射光源，其照射强度由于镀层或玻璃板4的反射和吸收损耗而被减弱，透射测量仪器就对此强度进行探测。因此，该透射测量仪器探测出穿透试样的光的强度。反射测量仪器12和透射测量仪器17沿着Y方向同步移动。从而，反射测量仪器12中的光源照射到玻璃板4的镀层上，也照射到透射测量仪器17上。该透射测量仪器17相对于支撑板2略微倾斜，以使被其传感器反射的光线不会被试样投射回该测量仪器内。支撑板2和玻璃板4极其细微地向左倾斜，以使玻璃板4不会向右边掉下去。
电阻测量头13与反射测量仪器12安装在同一个滑架14上。两个仪器之间沿着X方向间隔有特定的距离，但它们沿着Y方向是同步移动的。反射测量仪器12可以是诸如“Zeiss Corona D vis”的型号。
图3所示的是图2中基本结构元件的俯视图。显而易见，反射测量仪器12和透射测量仪器17安装成在狭缝3的水平面上彼此相对。因此，光线就可以不受支撑板2的阻碍而自反射测量仪器12到达透射测量仪器17。装在反射测量仪器12内的白光光源提供用于反射测量以及也用于透射测量的光。透射测量仪器17可以是“Zeiss Corona TVvis”型号。
图4所示的是电阻测量头13的端部18，可以看到装有弹簧的四根针19、20、21和22。利用这些针19-22就可能在玻璃板的镀层上进行所谓的四点法测量。针19-22支撑在弹簧上，且都有压力针尖，使得所有的四根针19-22每次都能施加同样的力到镀层上。电阻测量头13本身装有弹簧，电阻测量头的可调弹力最低限度要大于针19-22的四个弹力的总和。
玻璃板4靠在支撑板2上，利用该支撑板2能防止玻璃板4因受到针19-22所施加的压力而弯曲。
光学测量仪器的光学测量轴线与电阻测量点之间的距离为特定的值，使得如果已知光学测量轴线的位置，就可知道电阻测量点，反过来也成立。
人们已知道四点法测量过程，图5再次显示了四点法测量过程的原理，其中可以明显地看见玻璃板4及其镀层25的细节。四根针在弹簧张力的作用下放置在镀层25上，依靠这四根针来测量镀层25的电阻。对于宽度d远大于针19-22之间的间距s且厚度t远小于距离s的具体镀层切块，其表面电阻可根据公式计算出来R＝(π/ln(2))(U/I)＝4.5324(U/I)s的常规值例如可为s＝1.0mm。当满足条件d＞10s和10t＜s时，可以应用上述公式，即意味着上述公式能应用于层厚t≤100μm的情况。这个应用范围对于纳米量级的薄层的测量是完全足够的。
玻璃板4能沿着X方向移动，测量仪器12、13、17能沿着Y方向移动，这一事实就使得对有镀层的玻璃板4上所有点的透射、反射和电阻进行确定成为可能。这种情况下，透射和反射能以测量曲线T＝f(λ)或R＝f(λ)的形式获得，就其数据而言处理起来比较困难。
然而，可以使简单的处理成为可能，只要为每条测量曲线在色度图上指定色彩位置，例如在标准色度图CIE 1931上，其标准色度坐标在正交坐标系中显示，接着只需要将测得的反射和透射曲线与所用光源的光谱曲线以及人眼的发光度曲线相乘，其中，人眼的发光度曲线即所谓的Vγ曲线。处理T(λ)和R(λ)光谱曲线的另一种选择方法包括对局部极大和极小波长的确定。该波长通过镀层的折射率与镀层厚度相联系，即，局部极大和极小波长的变化与层厚的变化成比例。
因此，在很短的时间内，就可以在玻璃板4的整个表面上探测出其光、电测量值，这就使得对镀层25的均匀性进行确定成为可能。该均匀性可从光学上表现出来，例如，通过在与玻璃板4的尺寸对应的框架里描绘色场而表现出来。
可以根据所确定的镀层均匀性分布来调整镀层过程本身。如果确定了该分布，例如玻璃板右上角处的镀层太薄，就可以在溅射工艺中采取适当的措施，例如增加电压，以便在下次经过时对这个角镀得更厚一些。
权利要求
1.一种测量装置，用于测量在板状衬底上的镀层的透射度，该衬底可沿着X方向移动，其特征在于，对衬底(4)的固定支撑件(2)包括沿Y方向的连续狭缝(3)，衬底(4)的一侧设有光发射器(12)，衬底的另一侧设有光接收器(17)，使得光发射器(12)的光能穿过狭缝(3)照射到光接收器(17)上。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光发射器(12)设在衬底(4)的前面，光接收器(17)设在衬底(4)的后面。
3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光发射器(12)和光接收器(17)能沿Y方向同步移动。
4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，提供有数据存储器，用于将测量的光学值与其相关联的空间坐标一起存储在其中。
5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光发射器(12)包括光接收器，用于接收被衬底(4)的镀层所反射的光。
6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，电阻测量仪器(13)设置成与光发射器(12)间隔有特定的距离。
7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，电阻测量仪器(13)是四点法电阻测量仪器。
8.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，四点法电阻测量仪器可沿Z方向移动。
9.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，提供有数据存储器，用于将测量的电阻值与其相关联的空间坐标一起存储在其中。
10.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，提供有传输装置(5-9)用于传输板状衬底(4)，衬底(4)的一个侧边靠在该传输装置上。
11.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光发射器(12)设置在外壳中，该外壳内还设有光接收器，以便可以测量镀层的反射。
全文摘要
本发明涉及一种测量装置，其用于测量玻璃板上镀层的透射度。玻璃板放置在支撑件上，且玻璃板相对于支撑件移动。支撑件上设有狭缝，以使得光束能穿透玻璃板并射到光接收器上。因此，镀层的透射度可以被确定。更进一步地，镀层的反射和电阻可以通过该测量装置测出。
文档编号G01N21/84GK1704717SQ20041007519
公开日2005年12月7日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年6月1日
发明者于尔根·施罗德 申请人:应用薄膜有限公司