[發明專利]一種鍍膜速率的精確標定方法及其應用

有效

• 申請號: 201110358851.X
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN103105190A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陸衛;王少偉;姬弘楨;俞立明;陳效雙
• 申請（專利權）人: 常州光電技術研究所;中國科學院上海技術物理研究所;上海宇豪光電技術有限公司;江蘇奧藍工程玻璃有限公司;中科德孵鍍膜科技（南通）有限公司
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00;G01B11/06
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 徐琳淞

技術領域

本發明涉及薄膜領域，特別涉及一種鍍膜速率的精確標定方法及其應用。

背景技術

薄膜技術在科技發展中起著日益廣泛和重要的作用，膜厚監控技術作為薄膜技術中的一項關鍵技術也引起了人們越來越多的重視。而鍍膜速率在工藝中對光學器件的設計、功能的實現及控制至關重要，尤其是隨著軟X射線多層膜技術的深入發展，在短波波段對鍍膜的精確性要求越來越高，準確測量出各點的鍍膜速率，并嚴格控制測量精度成為影響其發展的重要因素之一。

對于軟X射線多層膜而言，由于厚度極薄，其鍍膜速率無法直接標定，厚度難以精確控制，通常所采用的長時間累積測厚來推算其鍍膜速率的方式誤差很大，從而導致高性能軟X射線多層膜的鍍制難度很高。因此，能夠精確標定鍍膜速率對薄膜實際厚度的控制具有非常重要的意義。

現所普遍采用的速率測算方法中，常用方法主要有光學監控法和石英晶振法：光學監控法一般通過鍍膜前后的透射光譜的變化來進行速率監控，其有著廣泛的優點，比如可以直接測量光學厚度的鍍膜速率，并能測出薄膜折射率、結構、吸收等相關信息，因此可以在單位時間內對某些膜系厚度誤差進行自動補償，最終完成膜厚監控，所以光學監控法是光學薄膜鍍膜監控中使用最多的方法。但鍍膜速率較低時，尤其是所鍍薄膜厚度不足四分之一監控波長時，光譜中含有的厚度信息顯著下降，擬合精度明顯降低，其速率檢測精度相應下降很多。而且當噪聲較大時，精度也會隨之下降。

石英晶振法進行鍍膜速率的監控主要是利用了石英晶體的兩個效應，即壓電效應和質量負荷效應。石英晶體的壓電效應的固有頻率不僅取材于其幾何尺寸，切割類型，而且取決于芯片的厚度。當芯片上鍍了某種膜層，使其厚度增大時，則芯片的固有頻率會相應的衰減。這種監控方法也正是通過測量頻率或與頻率有關的參數的變化來間接監控鍍膜速率的。它直接監控的是一定時間內薄膜的質量變化，與工作波段無關，設置簡單，各種厚度皆可控制，而且這種方法監控單位時間內膜厚產生的信號容易處理并可進行自動控制。但石英晶振法只能控制膜層的質量厚度，而不能直接反映出其光學厚度。另一方面石英晶體振蕩頻率的穩定性是影響測量精度的最重要因素，其穩定度主要取決于測量電路和晶體工作的環境溫度，其中環境溫度又處于主導地位。晶體的基頻會隨溫度發生變化.同時沉積過程的溫度受蒸發源的輻射熱的影響。此外，蒸汽在晶體上凝聚時會直接釋放出熱量，凝聚熱使局部溫度發生明顯的變化，導致其誤差增大、精度下降。

因此在鍍膜速率比較低、膜層比較薄的時候，傳統方法往往由于薄膜厚度已經超過其測量極限而無法進行直接的速率監控。這時速率的測量只能采用反復累加求平均的方法來實現，即通過延長鍍膜時間、測量可精確檢測的足夠累積厚度，然后以平均鍍膜速率來代替。這樣，一方面會把鍍膜速率隨時間的變化或不穩定性引入進來平均掉，不能完全反映所需時刻鍍膜速率的真實情況，導致其測量精度下降甚至不準；另一方面，長時間的累積誤差也會使測量誤差變大和精度下降。還有，過長的測量時間，對在線檢測和實時監控不利?，F有方法都難以精確測量實時的鍍膜速率，無法評估鍍膜速率的穩定性隨時間的變化。

發明內容

本發明的目的是克服傳統方法的原理限制和難以逾越的困難，提供一種簡便、快捷的能精確標定各種介質薄膜的鍍膜速率的方法，該方法能保持傳統光學監控法的優勢，又能消除石英晶振等方法的穩定性問題，特別適用于在線檢測和實時監控，尤其適合對超低鍍膜速率的精確標定。

實現本發明目的的技術方案是一種鍍膜速率的精確標定方法，包括以下步驟：

①制備標準基片；所述標準基片包括襯底和干涉膜；制備方法為：在襯底上引入一層足以形成干涉的干涉膜；

②測量標準基片的透射譜或反射譜；

③將待測速率薄膜鍍制在標準基片上，鍍膜時間為t；

④測量鍍膜后的標準基片的透射譜或反射譜；

⑤比較第②步和第④步中的透射譜或反射譜，根據峰位的變化量計算出鍍膜厚度d，則根據鍍膜時間t和鍍膜厚度d計算出鍍膜速率v。

所述第⑤步中，采用多峰分解擬合技術確定鍍制待測薄膜前后的峰位；所述多峰分解擬合技術的具體步驟為：

①在原始數據光譜上，初步確定構成光譜的主峰和次峰總數；

②通過數據分析處理軟件或自編程序，生成每個峰的初始結構；

③確定擬合目標誤差值，通過不斷調節各分解子波的占比來構筑總的擬合光譜；

④對比擬合光譜與原始光譜之間差異，當此差異小于給定的擬合目標誤差值時，停止擬合，此時得到的特定分解子波占比構成的擬合光譜即為目標擬合光譜，該光譜的峰位即為最終確定的精確峰位；