eng
Выпуск #2/2014
В.Копачевский, А.Шабусов, С.Бриль
ОЕМ-спектрофотометр ESCORT SM: высокоточный контроль и оптимизация нанесения тонкопленочных оптических покрытий
ОЕМ-спектрофотометр ESCORT SM: высокоточный контроль и оптимизация нанесения тонкопленочных оптических покрытий
Просмотры: 2740
При нанесении современных тонкопленочных оптических покрытий с числом слоев до нескольких сотен необходим высокоточный контроль оптической толщины каждого из слоев. Важно также иметь инструмент управления процессом нанесения, чтобы получить соответствующую расчетным значениям толщину слоев. Авторы предлагают решить задачу контроля и управления процессом нанесения тонкопленочных оптических покрытий с помощью прецизионного ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM. ESCORT SM производит быстрые и прецизионные измерения спектров пропускания или спектров отражения наносимого покрытия, необходимые для контроля и оптимизации технологического процесса.
Теги: spectrophotometer the reflection and transmission spectra thin film coating спектрофотометр спектры отражения и пропускания тонкопленочное покрытие
Сегодня для оптического контроля и управления технологическими процессами нанесения оптических покрытий применяются измерительные системы двух типов. Первый – на основе монохроматоров, когда измерения проводят на одной длине волны (одноволновой контроль и управление). Второй – на основе спектрометров, используемых для измерений сразу всего спектра в пределах требуемого спектрального диапазона (многоволновой контроль и управление).
ОЕМ-спектрофотометр ESCORT SM предлагает комплексное техническое решение на основе двух каналов измерения – одноволнового и многоволнового, работающих одновременно и синхронно с возможностью использования как внутренней синхронизации, так и внешней синхронизации от вакуумной установки.
Для высокоточного контроля и управления процессом нанесения тонкопленочных оптических покрытий необходимо решить несколько измерительных задач, связанных с этим процессом. Основную измерительную задачу можно сформулировать так: точность и воспроизводимость измерений, выполняемых для управления процессом нанесения покрытия, должны быть достаточными для получения рассчитанного покрытия по окончании процесса нанесения. Вторая важная задача заключается в необходимости измерять в процессе нанесения покрытия заданный параметр, определяющий качество конечной продукции, – коэффициент направленного пропускания или коэффициент зеркального отражения. Решение этой задачи позволит наиболее точно реализовать управление процессом нанесения покрытия для получения оптических деталей с заявленными свойствами. Третьей измерительной задачей является получение измеренных спектров с привязкой к действительному времени нанесения слоя покрытия для определения точного времени окончания слоя.
Эти задачи решаются с помощью ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM, интегрированного в программно-аппаратный комплекс "Вакуумная установка для нанесения оптических покрытий".
Абсолютная погрешность и воспроизводимость результатов измерений ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM при измерении спектров сопоставима с погрешностью измерения стационарных лабораторных спектрофотометров Hi-End-класса. При этом высокая точность достигается за время измерения в несколько миллисекунд, что позволяет получать спектры покрытия непосредственно в процессе нанесения, в том числе для подложки, установленной на барабане вакуумной камеры и вращающейся с высокой скоростью.
Построение измерительной схемы как одноволнового, так и многоволнового каналов ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM основано на измерении абсолютного значения требуемого параметра, что позволяет проводить контроль и управление, напрямую используя расчетные данные покрытий. Большинство современных систем одноволнового контроля основано на измерении меняющегося во времени сигнала, поэтому можно осуществлять контроль и управление нанесением слоев покрытий только с оптической толщиной, кратной четверти длины волны настройки монохроматора, выбранной для контроля.
Наличие в ОЕМ-спектрофотометре ESCORT SM аппаратной синхронизации измеренного спектра с временной диаграммой работы вакуумной установки позволяет точно рассчитать время до окончания нанесения слоя и получать слои с толщиной, отличающейся от расчетной в пределах абсолютной погрешности измерений. Основные метрологические характеристики ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM приведены в таблице.
На рисунках 1–7 приведены примеры, демонстрирующие прецизионность измерений, выполненных с помощью ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM.
Высокая точность одноволнового измерительного канала позволяет проводить предварительные измерения процесса нанесения каждого материала для определения характеристик этого материала, наносимого в конкретной вакуумной камере. Одноволновой канал можно также использовать для работы по традиционным алгоритмам контроля и управления на выбранной длине волны.
Условия измерений для рис.5: базовая линия –
среднее 15 измерений подложки. Измерения были выполнены при тестовых испытаниях на вакуумной камере с длиной оптического канала около 1800 мм. Схема измерений с базовой линией, измеренной по вращающейся подложке (пролет подложки через оптический канал), обеспечивает наименьшую абсолютную погрешность при измерениях спектров оптического покрытия, наносимого затем на подложку.
Вакуумная камера, на основе которой создается комплекс по автоматизированному нанесению сложных оптических покрытий, должна иметь характеристики и конструкцию, позволяющие наносить стабильные по своим оптическим свойствам покрытия для получения устойчивого процесса управления нанесением покрытия. Решение перечисленных задач для всех компонентов комплекса по нанесению оптических покрытий позволит реализовать автоматизированное получение сложных многослойных оптических покрытий без участия оператора в течение всего процесса нанесения.
ОЕМ-спектрофотометр ESCORT SM предлагает комплексное техническое решение на основе двух каналов измерения – одноволнового и многоволнового, работающих одновременно и синхронно с возможностью использования как внутренней синхронизации, так и внешней синхронизации от вакуумной установки.
Для высокоточного контроля и управления процессом нанесения тонкопленочных оптических покрытий необходимо решить несколько измерительных задач, связанных с этим процессом. Основную измерительную задачу можно сформулировать так: точность и воспроизводимость измерений, выполняемых для управления процессом нанесения покрытия, должны быть достаточными для получения рассчитанного покрытия по окончании процесса нанесения. Вторая важная задача заключается в необходимости измерять в процессе нанесения покрытия заданный параметр, определяющий качество конечной продукции, – коэффициент направленного пропускания или коэффициент зеркального отражения. Решение этой задачи позволит наиболее точно реализовать управление процессом нанесения покрытия для получения оптических деталей с заявленными свойствами. Третьей измерительной задачей является получение измеренных спектров с привязкой к действительному времени нанесения слоя покрытия для определения точного времени окончания слоя.
Эти задачи решаются с помощью ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM, интегрированного в программно-аппаратный комплекс "Вакуумная установка для нанесения оптических покрытий".
Абсолютная погрешность и воспроизводимость результатов измерений ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM при измерении спектров сопоставима с погрешностью измерения стационарных лабораторных спектрофотометров Hi-End-класса. При этом высокая точность достигается за время измерения в несколько миллисекунд, что позволяет получать спектры покрытия непосредственно в процессе нанесения, в том числе для подложки, установленной на барабане вакуумной камеры и вращающейся с высокой скоростью.
Построение измерительной схемы как одноволнового, так и многоволнового каналов ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM основано на измерении абсолютного значения требуемого параметра, что позволяет проводить контроль и управление, напрямую используя расчетные данные покрытий. Большинство современных систем одноволнового контроля основано на измерении меняющегося во времени сигнала, поэтому можно осуществлять контроль и управление нанесением слоев покрытий только с оптической толщиной, кратной четверти длины волны настройки монохроматора, выбранной для контроля.
Наличие в ОЕМ-спектрофотометре ESCORT SM аппаратной синхронизации измеренного спектра с временной диаграммой работы вакуумной установки позволяет точно рассчитать время до окончания нанесения слоя и получать слои с толщиной, отличающейся от расчетной в пределах абсолютной погрешности измерений. Основные метрологические характеристики ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM приведены в таблице.
На рисунках 1–7 приведены примеры, демонстрирующие прецизионность измерений, выполненных с помощью ОЕМ-спектрофотометра ESCORT SM.
Высокая точность одноволнового измерительного канала позволяет проводить предварительные измерения процесса нанесения каждого материала для определения характеристик этого материала, наносимого в конкретной вакуумной камере. Одноволновой канал можно также использовать для работы по традиционным алгоритмам контроля и управления на выбранной длине волны.
Условия измерений для рис.5: базовая линия –
среднее 15 измерений подложки. Измерения были выполнены при тестовых испытаниях на вакуумной камере с длиной оптического канала около 1800 мм. Схема измерений с базовой линией, измеренной по вращающейся подложке (пролет подложки через оптический канал), обеспечивает наименьшую абсолютную погрешность при измерениях спектров оптического покрытия, наносимого затем на подложку.
Вакуумная камера, на основе которой создается комплекс по автоматизированному нанесению сложных оптических покрытий, должна иметь характеристики и конструкцию, позволяющие наносить стабильные по своим оптическим свойствам покрытия для получения устойчивого процесса управления нанесением покрытия. Решение перечисленных задач для всех компонентов комплекса по нанесению оптических покрытий позволит реализовать автоматизированное получение сложных многослойных оптических покрытий без участия оператора в течение всего процесса нанесения.
Отзывы читателей
