专利名称：膜厚监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种膜厚监控装置，特别是指一种光学薄膜制造领域的膜厚监控装置。
背景技术：
光学薄膜基本上是通过干涉作用而达到其效果，是指在光学元件或独立基板上镀覆一层或多层介电质膜或金属膜或介电质膜膜堆或金属膜膜堆来改变光波传递特性。其广泛应用于光学仪器，如影像传感器、半导体激光器、干涉仪、眼镜以及光纤通信组件等很多领域，特别是伴随着数字相机与手机等便携式电子装置的结合，相机模块需求逐步增大，相应的就需要大量低通滤波器、红外截止滤波器、高效率抗反射膜、彩色滤光片等，其均是涉及光学镀膜。
光学薄膜一般对厚度误差要求非常高，例如光纤通信用的窄带滤波片，其总膜数约为100层，而各层的容许误差约为0.003％的薄膜设计。美国专利第5,156,727号，揭示一种利用可以改变形状的遮板来控制薄膜厚度的设计，其是在镀膜完成的后，在镀膜系统外部测量基板所镀薄膜的厚度，并依测量结果改变遮板形状来修正后续镀膜厚度分布，此种于镀膜完成后再改变这板形状来修正后续镀膜厚度分布的方式，无法于镀膜过程中立即进行正确的修正，其工序繁琐且精度低，对于一些设计较复杂或精度要求较高的光学镀膜而言，在制作仍有些困难。
另一种控制光膜薄膜厚度是光学薄膜监控，其是制备光学薄膜的关键技术，他直接影响着薄膜的反射率、透光率光谱特性和偏振特性。光学薄膜监控是指于光学薄膜镀制过程中，为保证生产出合格的薄膜产品，在镀膜的过程中对薄膜的反射率(或透射率)进行测量与控制(其测量是在镀膜过程中同时进行的)，并将测量结果用于对薄膜层厚度的控制。监控时，一旦测量数值达到与所要求的薄膜相对应的数值时，就立即关闭档板，停止膜层蒸镀，从而实现对膜层厚度的控制。
请参照图1，一种现有光学薄膜的膜厚监控装置1如美国专利第3,645,623号所揭示，其是由电源101、光源102、聚光镜111及112、光栏12、光栏通光孔121及122、平面反射镜131、透镜141、监控基底15、板151、真空钟罩152、透镜142、平面反射镜132、接收器161、网栅17、聚光镜113及114、接收器162组成。该光学膜厚监控装置1直接利用自然光路传导光信号，各部件的安装位置与角度及监控基底15的位置均要求严格调光对位，且使用过程中因震动等原因极易影响光路的对准，从而影响监控精度。另外，接收器通常设置成宽波域接收器，该光学薄膜监控装置1的接收器161及162接收光信号前未进行充分的滤波处理，当监测单一波长时其它波长会对监测造成干扰，从而会影响测量精度。
有鉴于此，提供一种监控精度高稳定性好的膜厚监控装置实为必要。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种监控精度高稳定性好的膜厚监控装置实为必要。
本实用新型膜厚监控装置，用以监控镀膜过程中的薄膜厚度，其包括一光源、一光侦察器、一单光仪、多个导光元件及一滤光装置。其中该光源用以提供光信号，其中部分作为参考光信号，部分作为监测光信号；该光侦察器用以侦测输入的参考光信号及监测光信号，通过侦测结果的变化即可了解膜厚的变化；该单光仪用以将输入的参考光信号及监测光信号滤成单色光；该多个导光元件用以将光源发出的参考光信号传递至单光仪，同时将光源发出的监测光信号传递至薄膜并将薄膜反射的监测光信号传递至单光仪；该滤光装置，位于单光仪与光侦察器之间，用以自单光仪过滤的单色光中选择对应监测波长的光信号。
与现有技术相比，本实用新型膜厚监控装置通过滤光装置自单光仪过滤的单色光中选择对应监测波长的光信号，有效排除了其它杂散光对监测结果的影响，另，通过导光元件连接各部件，不需要各部之间的安装位置与角度进行精确对准调校，仅需要将导光元件与各部件对准即可，增加了该膜厚监控装置组装的便利性且可有效将低震动对监测结果的影响。
图1是现有膜厚监控装置示意图。
图2是本实用新型第一实施方式膜厚监控装置示意图。
图3是本实用新型第二实施方式膜厚监控装置示意图。
图4是本实用新型第二实施方式膜厚监控装置的双光纤准直装置的结构示意图。
具体实施方式请参照图2，本实用新型膜厚监控装置用以监控镀膜装置中的镀膜厚度，该膜厚监控装置包括光源20、多个导光元件21、光侦察器23、单光仪24及滤光装置25。
光源20通常为卤素灯，用以提供光信号，其经调制器(Chopper)201调制后一部分作为参考光信号，一部分作为监测光信号，通过导光元件21分别传导至镀膜装置的镀膜室40及单光仪24。
多个导光元件21用以将光源20发出的参考光信号传递至单光仪24，同时将光源20发出的监测光信号传递至薄膜并将薄膜反射的监测光信号传递至单光仪24。其包括光纤211及聚光镜2111与2112、光纤212及聚光镜2121与2122、光纤213及聚光镜2131与2132。其中光纤211连接光源20及单光仪24，聚光镜2111用以将光源20发出并经调制的部分光信号聚合至光纤211，于光纤211的另一段通过聚光镜2112输入单光仪24并作为参考光信号。光纤212连接光源20及镀膜室40，聚光镜2121与聚光镜2112成一微小夹角，其可将光源20发出并经调制的部分光信号聚合至光纤212，于光纤212的另一段通过聚光镜2122输入镀膜室40并入射于镀膜室40内位于基板401的薄膜。光纤213连接镀膜室40及单光仪24，聚光镜2131用以将光纤212入射并经薄膜反射的光线聚合至光纤213，在光纤213的另一端通过聚光镜2132输入单光仪24并作为监测光信号。
光侦察器23用于侦测参考光信号及监测光信号，其大都为宽波域(如400nm-1100nm)以提供制程上需不同检测波长使用。其侦测光源传来的参考光信号及光源光信号经薄膜反射的监测光信号，通过侦测结果的变化即可了解膜厚的变化。
单光仪24用以将光纤211及光纤213传递的光信号分成单色光，从单色仪24出射狭缝出来的单色光与膜层监控波长相对应，使用单色仪可减少一定杂散光对测量信号的影响。
滤光装置25设置于光侦测器23及单光仪24之间，用以自单光仪过滤的单色光中选择对应监测波长的光信号。其包括一转盘251及多个设置于转盘251上的滤光片252以及一马达253，转盘251可于单光仪24及光侦测器23之间绕轴254转动，其靠近周缘部分设置有多个通孔2511及斜齿2512，多个滤光片252即设置于转盘251的多个通孔2511中，马达253包括一传动杆2531，传动杆2531端部设置有与转盘251的斜齿2512相配合的斜齿2532，通过马达253驱动传动杆2531旋转，并通过转盘252的斜齿2512与传动杆2531的斜齿2532配合即可带动转盘转动，从而使多个滤波片252中的任一滤波片置于单色仪24及光侦测器23之间的光路中。
工作过程原理说明光源20发出的光经调制器调制后，分别导出二束光，其中一束由聚光镜2111聚焦并作为参考光信号通过光纤211输入单光仪24，构成参考光路。另一束经过聚光镜2121聚焦后，通过光纤212输入镀膜室40，经薄膜反射后作为监控光信号通过聚光镜2131聚焦进入光纤213输入单光仪24，构成监控光路。通过单色仪24将光信号分成单色光，并通过滤波装置25选择与所需监控波长相应的滤波器滤除其它杂散光，从而仅让单一监测波长通过，在通过侦测器测得参考光信号及监测光信号，再通过计算器给出监控过程中的膜厚变化状况。
请参照图3，本实用新型第二实施方式的膜厚监控装置与第一实施方式基本相似，其一包括光源20、多个导光元件21、光侦察器23、单光仪24及滤光装置25。其不同在于采用一双光纤准直装置31取代第一实施方式中的分离的聚光镜2122及聚光镜2131，采用双光纤准直装置32取代第一实施方式中的分离的聚光镜2112及聚光镜2132。
请参照图4，以双光纤准直装置31为例作说明，该双光纤准直装置31包括一光纤插针311及一准直透镜312以及一套筒313。该光纤插针具有一通孔3111，光纤312及光纤313穿插于上述通孔3111并通过粘胶固定于其内，准直透镜312用以将光纤312发出的光束准直并以一定角度投射至薄膜，经薄膜发射后以相同角度沿相反方向投射至准直透镜端面3121，通过准直透镜312将光束汇聚的光纤213传入单光仪24。套筒313用以固定双光纤插针311及准直透镜312。
本实用新型膜厚监控装置仅让单一监测波长通过，而滤除其余所有杂散光，有效增加了光学监测的精确度，使得光学镀膜制程得以稳定且有效控制。另，通过导光元件连接各部件，不需要各部之间的安装位置与角度进行精确对准调校，仅需要将导光元件与各部件对准即可，增加了该膜厚监控装置组装的便利性且可有效将低震动对监测结果的影响。
权利要求1.一膜厚监控装置，用于监控镀膜过程中的薄膜厚度，其包括一光源、一光侦察器、一单光仪、多个导光元件，该光源提供光信号，其中部分作为参考光信号，部分作为监测光信号，该光侦察器侦测输入的参考光信号及监测光信号，通过侦测结果的变化了解膜厚的变化，该单光仪将输入的参考光信号及监测光信号滤成单色光，该多个导光元件将光源发出的参考光信号传递至单光仪，同时将光源发出的监测光信号传递至薄膜并将薄膜反射的监测光信号传递至单光仪，其特征在于该膜厚监控装置还包括一滤光装置，其位于单光仪与光侦察器之间并从单光仪过滤的单色光中选择对应监测波长的光信号。
2.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该光源为卤素灯。
3.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该多个导光元件包括多个光纤及设置于多个光纤两端的聚光镜。
4.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该多个导光元件包括三光纤，且一光纤将光源的部分光信号传递至单光仪，一光纤将光源的部分光信号传递至薄膜，而另一光纤将光信号传递至单光仪。
5.如权利要求4所述的膜厚监控装置，其特征在于该多个导光元件包括设置于三光纤两端的聚光镜。
6.如权利要求4所述的膜厚监控装置，其特征在于与单光仪连接的二光纤端部连接有一双光纤准直装置，与光学薄膜连接的二光纤端部亦连接有一双光纤准直装置，而与光纤连接的二光纤端部分别设置有聚光镜。
7.如权利要求1所述的膜厚监控装置，其特征在于该滤光装置包括一转盘及多个滤光片。
8.如权利要求7所述的膜厚监控装置，其特征在于该转盘靠近周缘部分设置有多个通孔，上述多个滤光片即安装于该多个通孔。
9.如权利要求7所述的膜厚监控装置，其特征在于该滤光装置包括包括一马达，该马达包括一传动杆用以驱动转盘旋转。
10.如权利要求9所述的膜厚监控装置，其特征在于该传动杆端部与旋转盘是涡杆与涡轮配合，传动杆端部及旋转盘周缘分别设置有相互配合的斜齿。
专利摘要一膜厚监控装置包括一光源、一光侦察器、一单光仪、多个导光元件及一滤光装置。该光源用以提供光信号，其中部分作为参考光信号，部分作为监测光信号；该光侦察器用以侦测输入的参考光信号及监测光信号；该单光仪用以将输入的参考光信号及监测光信号滤成单色光；该多个导光元件用以将光源发出的参考光信号传递至单光仪，同时将光源发出的监测光信号传递至薄膜并将薄膜反射的监测光信号传递至单光仪；该滤光装置位于单光仪与光侦察器之间，用以自单光仪过滤的单色光中选择对应监测波长的光信号。其可有效排除其它杂散光、震动等对监测结果的影响。另，通过导光元件连接各部件，增加了该膜厚监控装置组装的便利性。
文档编号G01B11/06GK2763776SQ20042010361
公开日2006年3月8日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者张庆州 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司