真空鍍膜技術(shù)中，薄膜厚度的測量和控制是如何實現(xiàn)的？

在真空鍍膜技術(shù)中，薄膜厚度的測量和控制是確保鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一、薄膜厚度的測量方法

光學干涉法

這是一種常用的測量方法。其原理是基于光的干涉現(xiàn)象。當一束光照射到薄膜表面時，部分光被反射，部分光透過薄膜在基底和薄膜的界面再次反射，這兩束反射光會發(fā)生干涉。通過檢測干涉條紋的變化來確定薄膜的厚度。例如，在多層光學薄膜的鍍制中，利用邁克爾遜干涉儀等設(shè)備，根據(jù)干涉條紋的移動量與薄膜厚度的對應(yīng)關(guān)系，能夠測量薄膜厚度，精度可以達到納米級別。

石英晶體微天平法（QCM）

它的核心部件是石英晶體。在鍍膜過程中，薄膜沉積在石英晶體表面，由于薄膜質(zhì)量的增加會導致石英晶體的共振頻率發(fā)生變化。根據(jù)頻率變化與薄膜質(zhì)量（厚度）的已知關(guān)系，就可以計算出薄膜厚度。這種方法對于測量非常薄的薄膜（如原子層沉積的薄膜）特別有效，并且可以實時監(jiān)測薄膜厚度的變化，響應(yīng)速度快，精度較高，在半導體芯片制造等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

輪廓儀法

輪廓儀通過機械探針或者光學掃描的方式，對鍍膜后的樣品表面進行掃描，獲取表面輪廓信息。通過分析鍍膜前后樣品表面高度的差值來確定薄膜的厚度。它可以測量較大面積上薄膜的平均厚度，不過對于表面不平整的樣品，測量精度可能會受到一定影響，常用于一些對厚度精度要求不是很高的薄膜測量。

二、薄膜厚度的控制方法

時間控制法

這是一種比較簡單的控制方法。在已知鍍膜速率的情況下，通過控制鍍膜時間來控制薄膜厚度。例如，如果鍍鋁薄膜的沉積速率是固定的，要得到一定厚度的薄膜，就可以根據(jù)公式（厚度=沉積速率×時間）計算出所需的鍍膜時間，然后嚴格控制鍍膜時間來達到預期的薄膜厚度。

速率控制法

通過監(jiān)測和控制鍍膜過程中的沉積速率來控制薄膜厚度。一些真空鍍膜設(shè)備可以實時監(jiān)測沉積速率，例如，采用離子束濺射鍍膜時，通過調(diào)節(jié)離子束的能量、電流等參數(shù)來控制濺射速率，進而控制薄膜的生長速度和厚度。同時，結(jié)合反饋控制系統(tǒng)，根據(jù)測量到的薄膜厚度與目標厚度的差值，動態(tài)調(diào)整沉積速率，實現(xiàn)薄膜厚度控制。

光學監(jiān)控法

利用光學監(jiān)測設(shè)備（如光反射計）在鍍膜過程中實時監(jiān)測反射光的強度、相位等光學參數(shù)。這些參數(shù)與薄膜厚度密切相關(guān)，當薄膜厚度達到目標值時，光學參數(shù)會出現(xiàn)相應(yīng)的變化。通過設(shè)定光學參數(shù)的閾值，當監(jiān)測到參數(shù)達到閾值時，停止鍍膜過程，從而實現(xiàn)薄膜厚度的控制，在高精度光學薄膜鍍制中應(yīng)用廣泛。