薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件

最新薄膜厚度的監(jiān)控1最新薄膜厚度的監(jiān)控1一、概述在制備薄膜的過(guò)程中，除了應(yīng)當(dāng)選擇合適的薄膜材料和沉積工藝外，還要精確控制薄膜沉積過(guò)程中的厚度。薄膜的厚度可以有三種說(shuō)法，它們是幾何厚度、光學(xué)厚度和質(zhì)量厚度。幾何厚度就是薄膜的物理厚度，物理厚度與薄膜的折射率的乘積就是光學(xué)厚度。而質(zhì)量厚度是指單位面積上的膜質(zhì)量，當(dāng)薄膜的密度已知時(shí)，就可以從質(zhì)量厚度轉(zhuǎn)換計(jì)算出膜的幾何厚度。一般情況下，薄膜厚度的誤差控制在2％以?xún)?nèi)，有時(shí)可能達(dá)5～10％。薄膜厚度的監(jiān)控必須在允許的誤差范圍之內(nèi)。在薄膜沉積過(guò)程中要監(jiān)控薄膜的厚度，首先要能夠測(cè)量薄膜的厚度。目前薄膜厚度在線(xiàn)測(cè)量的方法主要有：測(cè)量電阻法、質(zhì)量法、反射透射光譜法和橢圓偏振光譜法等等，它們通過(guò)測(cè)量這些物理參量來(lái)實(shí)現(xiàn)膜厚的監(jiān)控。在以上的方法中，電阻法最容易實(shí)現(xiàn)，而質(zhì)量法應(yīng)用最廣，光學(xué)監(jiān)控方法主要應(yīng)用于光學(xué)鍍膜領(lǐng)域。一、概述在制備薄膜的過(guò)程中，除了應(yīng)當(dāng)選擇合適的薄膜材料和沉積2二、電阻法用電橋法測(cè)量薄膜的電阻率V－被測(cè)膜，U－電壓，O－平衡指示器R1,R2,R3－電阻器。測(cè)量薄膜電阻變化來(lái)控制金屬膜厚度是最簡(jiǎn)單的一種膜厚監(jiān)控方法。右圖是用惠斯頓電橋測(cè)量薄膜電阻率的例子。用這種方法可以測(cè)量電阻從1歐姆到幾百兆歐姆的電阻，若加上直流放大器，電阻率的控制精度可達(dá)0.01%。但是隨著薄膜厚度的增加，電阻減小要比預(yù)期的慢，導(dǎo)致的原因是膜層的邊界效應(yīng)、薄膜與塊材之間的結(jié)構(gòu)差異以及殘余氣體的影響。因此，用該方法對(duì)膜厚監(jiān)控的精度很難高于5％。就是這樣，電阻法在電學(xué)鍍膜中還是常被使用的。二、電阻法用電橋法測(cè)量薄膜的電阻率測(cè)量薄膜電阻變化3三、石英晶體振蕩法石英晶體振蕩法測(cè)量薄膜厚度的原理是石英晶體振蕩的頻率會(huì)隨著晶體上薄膜質(zhì)量的變化而變化。因此，它是一種薄膜質(zhì)量測(cè)量方法，它也被稱(chēng)為質(zhì)量微天平。由于它是通過(guò)測(cè)量沉積的膜層的質(zhì)量來(lái)測(cè)量沉積材料的厚度，因此，不論是金屬材料、半導(dǎo)體材料、氧化物等等的任何材料都能使用，它是使用最廣泛的膜厚監(jiān)控方法。石英晶體振蕩器的預(yù)期靈敏度可高達(dá)10-9g/cm2，對(duì)于密度為1g/cm3的材料，其對(duì)應(yīng)的物理厚度大致為0.01nm。但是，實(shí)際所能達(dá)到的靈敏度大致只有10-7g/cm2，另外由于膜層密度與塊材的不同，使得物理厚度的測(cè)量精度受到限制。石英晶體的壓電效應(yīng)的固有頻率不僅取決于晶體的幾何尺寸和切割類(lèi)型，而且還與厚度d相關(guān)，即：f=N/d，N是與晶體的幾何尺寸和切割類(lèi)型相關(guān)的頻率常數(shù)。對(duì)于AT切割的石英晶體，N=fd＝1670Kc.mm。AT切割的晶體的振動(dòng)頻率對(duì)質(zhì)量的變化特別敏感，但對(duì)于溫度變化（在－40度到90度范圍溫度系數(shù)大致在10－6/度），這個(gè)特性使得石英晶體特別適合于薄膜的質(zhì)量控制。原理：三、石英晶體振蕩法石英晶體振蕩法測(cè)量薄膜厚度的原理是石英晶體4將石英振蕩頻率對(duì)厚度求微分可得：Δf=-NΔd/(d2)，它的意義是，若石英厚度d改變?chǔ)，則振動(dòng)頻率變化Δf。負(fù)號(hào)表示頻率隨厚度的增加而減小。厚度Δd的質(zhì)量改變?yōu)棣，薄膜密度為ρ＝m/v，則有：從上式可以看出，晶體振蕩器的頻率的改變與薄膜質(zhì)量的改變成正比，因此，可以測(cè)量薄膜的質(zhì)量。將石英振蕩頻率對(duì)厚度求微分可得：Δf=-NΔd/(d2)，它5上式表明，Δf與f的平方成正比。如果晶體的基頻f越高，控制靈敏度也越高，這要求晶體的厚度足夠小。在沉積過(guò)程中，晶體振蕩的頻率不斷下降，根據(jù)上面公式計(jì)算的厚度變化時(shí)，f應(yīng)修正為晶體與沉積薄膜質(zhì)量的共振頻率。隨著膜厚的增加，石英晶體的靈敏度降低，通常頻率的最大變化不得超過(guò)幾千赫，不然振蕩器工作將不穩(wěn)定，甚至停止振蕩。為了保證振蕩器工作穩(wěn)定和保持較高的靈敏度，晶體上的膜層鍍到一定厚度后就要清洗，或更換晶體頭。石英晶體監(jiān)控的有效精度取決于電子線(xiàn)路的穩(wěn)定性、所用晶體的溫度系數(shù)、石英晶體傳感探頭的特定結(jié)構(gòu)以及相對(duì)于蒸發(fā)或?yàn)R射源的合理位置。一般情況下，利用石英晶體監(jiān)控可以達(dá)到2～3％左右的物理厚度精度，對(duì)于大多數(shù)光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)是足夠了。上式表明，Δf與f的平方成正比。如果晶體的基頻f越高，控制靈6石英晶體監(jiān)控有三個(gè)非常實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)：1是裝置簡(jiǎn)單，沒(méi)有通光孔的窗口，沒(méi)有光學(xué)系統(tǒng)安排等麻煩；2是信號(hào)容易判讀，隨著膜厚的增加，頻率線(xiàn)性地下降，與薄膜是否透明無(wú)關(guān)；3是它還可以記錄沉積速率，這些特點(diǎn)使它很適合于自動(dòng)控制；對(duì)于小于8分之一光學(xué)波長(zhǎng)厚度也具有較高的控制精度。該方法的缺點(diǎn)是：晶體直接測(cè)量薄膜的質(zhì)量而不是光學(xué)厚度，對(duì)于監(jiān)控密度和折射率顯著依賴(lài)于沉積條件的薄膜材料，要得到良好的重復(fù)性比較困難。另外它也不同于光學(xué)極值法和波長(zhǎng)調(diào)制法，具有厚度自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)理。值得注意的是在實(shí)際使用中，針對(duì)薄膜密度與塊材密度的不同或不知膜層的密度，對(duì)石英晶體膜厚測(cè)量?jī)x的測(cè)量的膜厚要進(jìn)行校正。校正的方法是先鍍一層厚度較厚的薄膜，通過(guò)一定的方法（請(qǐng)問(wèn)可以用那些方法可以測(cè)量薄膜的厚度？）測(cè)出該膜層的厚度，然后與晶體振蕩器測(cè)量的值進(jìn)行比較修正。石英晶體監(jiān)控有三個(gè)非常實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)：1是裝置簡(jiǎn)單，沒(méi)有通光孔的7晶體振蕩膜厚儀實(shí)例用途：適用于一般物理氣相沉積（PVD）過(guò)程，可精密的檢測(cè)鍍膜過(guò)程中每秒0.1埃的速率變化，并準(zhǔn)確的掌握每一埃的沉積厚度。特點(diǎn)：1、可預(yù)先輸入儲(chǔ)存多組鍍膜參數(shù)，便于操作者讀取應(yīng)用2、搭配感測(cè)頭選擇器使用，可同時(shí)監(jiān)測(cè)4～8個(gè)感測(cè)點(diǎn)的鍍膜速率及膜厚3、內(nèi)設(shè)RS-232電腦接口，可與計(jì)算機(jī)通信工作4、配備Bipolar高清晰度類(lèi)比信號(hào)輸出端子，可連接記錄儀使用STM-100/MF膜厚監(jiān)控器

Syconinstrumentscompany晶體振蕩膜厚儀實(shí)例用途：適用于一般物理氣相沉積（PVD）過(guò)程8STC-200/SQ膜厚控制器用途：除精確的沉積速率和膜厚顯示外，并可以回傳信號(hào)到電子槍電源供應(yīng)器或蒸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)閉回路的自動(dòng)鍍膜速率及膜厚控制特點(diǎn)：1、操作簡(jiǎn)單，可單鍵完成Sing-layer鍍膜程序2、配合外部界面與PLC/PC連線(xiàn)，可達(dá)到全自動(dòng)Multi-layer鍍膜程序3、內(nèi)設(shè)RS-232計(jì)算機(jī)接口，可以與電腦連線(xiàn)工作4、配備Bipolar高清晰度信號(hào)輸出端子，可連接記錄儀使用5、內(nèi)建程序記錄器，可提供前次操作數(shù)據(jù)，便于查詢(xún)修正6、全功能顯示器，監(jiān)控鍍膜中各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化，隨時(shí)掌握沉積速率、厚度、輸出功率及時(shí)間變化，并有同步曲線(xiàn)圖顯示動(dòng)態(tài)流程STC-200/SQ膜厚控制器用9四、目視法最早的光學(xué)控制方法是利用眼睛作為接收器，目視觀察薄膜干涉色的變化來(lái)控制介質(zhì)膜的厚度。薄膜的干涉圖像四、目視法最早的光學(xué)控制方法是利用眼睛作為接收器，目視觀察薄10如上圖所示，在折射率為n2的基板上沉積了一層折射率為n1厚度為d1的薄膜，當(dāng)一入射光從空氣往薄膜入射時(shí)，由于空氣與薄膜界面以及薄膜與基片界面的兩個(gè)界面的反射光產(chǎn)生干涉，因此反射光會(huì)隨不同的光學(xué)波長(zhǎng)以及不同的薄膜物理厚度生成不同的干涉條紋。對(duì)于n1>n2>n0的情況，當(dāng)光學(xué)厚度n1d1為四分之一波長(zhǎng)厚度時(shí)（光程差為2nd以及有半波損失），反射有極大值。因此，基片鍍膜以后，各個(gè)波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度就不相等，因而帶有不同的干涉色彩，不同的膜厚有不同的顏色，因此可以根據(jù)薄膜干涉色的變化來(lái)監(jiān)控介質(zhì)膜的厚度。這種方法在傳統(tǒng)的鍍膜工藝中是最常用的。應(yīng)當(dāng)注意的是，用目視法觀察透射光的顏色變化是不成功的。因?yàn)閱螌幽ぃㄌ貏e是減反射膜）的透射背景太亮，會(huì)淹沒(méi)干涉色的變化，所以必須采用反射光觀察。這時(shí)，帶來(lái)的問(wèn)題是照明光源和觀察眼睛必須保持一定的角度。可是，同一膜層在不同的角度下觀察的干涉色是不同的，如果我們使傾斜觀察時(shí)的干涉色恰好符合要求，則垂直觀察時(shí)膜就要偏厚了，所以實(shí)際中根據(jù)角度需要進(jìn)行修正。如上圖所示，在折射率為n2的基板上沉積了一層折射率為n1厚度11五、極值法極值法的控制原理：薄膜的透射光或反射光強(qiáng)度是隨薄膜厚度的變化而變化的，當(dāng)薄膜的光學(xué)厚度在四分之一和二分之一光學(xué)波長(zhǎng)厚度時(shí)，薄膜的透射、反射光譜會(huì)出現(xiàn)極值，右圖時(shí)不同折射率材料的薄膜的反射、透射率隨光學(xué)厚度的變化曲線(xiàn)。在光路中設(shè)置一個(gè)單色儀或窄帶干涉濾光片，測(cè)量薄膜的透射率或反射率隨薄膜沉積厚度的變化而變化；利用沉積過(guò)程中出現(xiàn)極值點(diǎn)的次數(shù)來(lái)控制四分之一波長(zhǎng)整數(shù)倍膜層的方法稱(chēng)為極值法。由于在極值點(diǎn)附近，膜厚的變化對(duì)反射或透射光譜的改變并不靈敏，這是該方法原理上固有的缺陷。五、極值法極值法的控制原理：在光路中設(shè)置一個(gè)單色儀或窄帶干涉12典型裝置：右圖是利用極值法監(jiān)控沉積薄膜厚度的裝置為了改善信噪比，讓光學(xué)在進(jìn)入通光窗口前進(jìn)行調(diào)制，這樣可以避免在蒸發(fā)過(guò)程中加熱蒸發(fā)舟所產(chǎn)生的大量光學(xué)干擾，更主要的是經(jīng)過(guò)濾波還可降低電噪聲水平。調(diào)制板應(yīng)直接安裝在光源的后面，而單色濾光片必須放在鍍膜機(jī)出射窗口的后面，探測(cè)器的前面。這樣可以減小較寬范圍內(nèi)的雜散光，盡可能限制射入探測(cè)器的總光量，否則沒(méi)有調(diào)制的輻射光線(xiàn)可能把探測(cè)器推入非線(xiàn)性區(qū)域工作。另外還需注意光電倍增管的靈敏度隨波長(zhǎng)的不同會(huì)變化，因此要選擇在光電倍增管靈敏度高的光學(xué)波長(zhǎng)區(qū)域的波長(zhǎng)來(lái)監(jiān)控，以減小誤差。典型裝置：為了改善信噪比，讓光學(xué)在進(jìn)入通光窗口前進(jìn)行調(diào)制，這13極值法的控制技巧：極值法控制通常有三種，一種是直接控制，即全部膜層自始至終直接由被鍍樣品進(jìn)行控制，不換控制片；另一種是間接控制，即控制是在一系列的控制片上進(jìn)行的；第三種是半直接控制，它是在鍍有預(yù)鍍層的控制片上直接監(jiān)控所有膜層。直接控制在控制窄帶濾光片方面具有它的合理性，原因有：1、鄰近膜層之間能自動(dòng)進(jìn)行膜厚誤差的補(bǔ)償（在控制波長(zhǎng)上）；2、避免因凝聚特性變化所引起的誤差，因而使窄帶濾光片獲得很高的波長(zhǎng)定位精度。右圖是膜層厚度誤差的補(bǔ)償解釋圖。當(dāng)鍍A層時(shí)，由于膜厚的不準(zhǔn)導(dǎo)致誤差δA，但是在鍍下一層B時(shí)可以通過(guò)極值補(bǔ)償將此誤差減小，當(dāng)然鍍完B層后，可能也還有誤差δB。即使這樣，到全部膜層鍍好后，誤差也不會(huì)積累變得很大。極值法的控制技巧：14過(guò)正控制：由于極值法的固有精度不高，在極值處監(jiān)控信號(hào)對(duì)于膜厚的變化不夠靈敏。所以有經(jīng)驗(yàn)的鍍膜操作者一般并不把沉積停止在理論極值處，而是停止在眼睛能分辨的反轉(zhuǎn)值處，其目的是故意產(chǎn)生一個(gè)一致性的過(guò)正量，以減小判斷膜厚的隨機(jī)誤差，該方法就是過(guò)正控制。過(guò)正控制與膜層厚度誤差右圖就是一種過(guò)程控制的實(shí)例，可以看出，利用過(guò)正控制技術(shù)，最后的光學(xué)厚度誤差反而更小。過(guò)正控制：過(guò)正控制與膜層厚度誤差右圖就是一種過(guò)程控制的實(shí)例，15改進(jìn)的極值法裝置雙光路膜厚監(jiān)控儀左圖是一種使用雙光路監(jiān)控的極值法膜厚監(jiān)控儀。它與傳統(tǒng)的極值法控制的不同之處在于經(jīng)調(diào)制的光束被一分為二：一束經(jīng)由探測(cè)器接收后輸出作為參考信號(hào)，另一束光線(xiàn)經(jīng)控制片反射后再由另一個(gè)探測(cè)器接收，輸出測(cè)量信號(hào)，光度計(jì)顯示測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)的差值。這樣光度計(jì)顯示的只是測(cè)量信號(hào)中隨膜層厚度變化而變化的部分信號(hào)，擴(kuò)大了變化部分的量程。這種裝置反射率的測(cè)量誤差可降至0.1%，從而提高膜厚監(jiān)控精度。改進(jìn)的極值法裝置雙光路膜厚監(jiān)控儀左圖是一種使用雙光路監(jiān)控的極16六、波長(zhǎng)調(diào)制法波長(zhǎng)調(diào)制法控制系統(tǒng)示意圖波長(zhǎng)調(diào)制法比極值法的控制精度更高，它不是測(cè)量控制片的反射率（透射率），而是測(cè)量反射（透射）率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)。在極值點(diǎn)，反射率曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。這樣在控制四分之一波長(zhǎng)或其整數(shù)倍厚度膜層的精確方法。右圖是波長(zhǎng)調(diào)制法監(jiān)控示意圖。由光源發(fā)出白光，透過(guò)（當(dāng)然也可以反射）控制片而照射到單色儀的入射狹縫，從單色儀振動(dòng)狹縫出射的單色光被光電倍增管接收，然后經(jīng)電路系統(tǒng)顯示。振動(dòng)狹縫的作用就相當(dāng)于對(duì)從單色儀來(lái)的光進(jìn)行對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)。六、波長(zhǎng)調(diào)制法波長(zhǎng)調(diào)制法控制系統(tǒng)示意圖波長(zhǎng)調(diào)制法比極值法的控17七、任意厚度的監(jiān)控方法和裝置在經(jīng)典的薄膜系統(tǒng)，不管采用幾種介質(zhì)材料，也不管有多少層，它們的厚度是規(guī)整的，就都是四分之一波長(zhǎng)或其整數(shù)倍厚度。這很大程度上是由于傳統(tǒng)的解析設(shè)計(jì)方法都是以各層厚度為1/4波長(zhǎng)或其整數(shù)倍為前提的，無(wú)疑這種厚度整齊的膜系對(duì)于制備和監(jiān)控是方便的，前面的方法已成功地用來(lái)監(jiān)控這些膜系。但是隨著光學(xué)薄膜的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)薄膜的特性不斷提出新的要求，用經(jīng)典的膜系已不能滿(mǎn)足要求，而必須尋找任何厚度的新膜系。利用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，為了增加設(shè)計(jì)參數(shù)，通常把各層厚度作為校正參數(shù)，因而設(shè)計(jì)得到的各類(lèi)膜系，其厚度幾乎都是不規(guī)整的。任意厚度的薄膜系統(tǒng)具有許多優(yōu)良的光學(xué)特性，但是給厚度監(jiān)控提出了很多困難，目前任意厚度的監(jiān)控方法主要有：石英晶體監(jiān)控法，單波長(zhǎng)透射（反射光譜）法，寬光譜掃描法，橢圓偏振光譜法。其中石英晶體監(jiān)控法前面已經(jīng)介紹，這里就不再敘述。七、任意厚度的監(jiān)控方法和裝置在經(jīng)典的薄膜系統(tǒng)，不管采用幾種介18單波長(zhǎng)監(jiān)控：

由于利用光電極值法監(jiān)控四分之一波長(zhǎng)厚度或其整數(shù)倍膜是十分成熟的，因此通過(guò)模擬實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)的過(guò)程計(jì)算出薄膜厚度增加時(shí)各個(gè)波長(zhǎng)的反射（透射）率的變化，從而尋找正確厚度時(shí)出現(xiàn)極值的波長(zhǎng)，然后，就可用極值法監(jiān)控任意厚度。下面是一個(gè)利用氦氖激光器的光源來(lái)實(shí)現(xiàn)膜厚監(jiān)控的一個(gè)實(shí)例。單波長(zhǎng)監(jiān)控：由于利用光電極值19薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件20薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件21薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件22寬光譜掃描法由于薄膜材料的色散（折射率隨波長(zhǎng)變化）和控制靈敏度等因素的影響，單波長(zhǎng)監(jiān)控是很難精確控制寬波段特性的光學(xué)元件。若采用寬光譜掃描，在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)監(jiān)控薄膜的特性，就能使控制既直觀又精確?，F(xiàn)在，采用寬光譜快速掃描光度計(jì)和計(jì)算機(jī)聯(lián)合完成監(jiān)控任意厚度膜系已在商業(yè)化的鍍膜機(jī)中使用，它可以將鍍膜人員的操作水平要求降低很多?？焖賿呙鑶紊珒x是利用轉(zhuǎn)動(dòng)單色儀的衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)，衍射光柵每毫米的刻線(xiàn)為1800條，在300到700nm的光譜區(qū)域內(nèi)，對(duì)應(yīng)的光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角度為25度，利用一只步進(jìn)馬達(dá)通過(guò)15：1的減速齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒掃描兩次，波長(zhǎng)精度為1nm。若要求更快的掃描頻率，可采用硅光二極管陣列作為接收器。下圖是以陣列作為接收器的寬光譜掃描監(jiān)控系統(tǒng)。具體我們還可以看日本SHINCRON公司的報(bào)告實(shí)例來(lái)看。寬光譜掃描法由于薄膜材料的色散（折射率隨波長(zhǎng)變化）和控制靈敏23寬光譜掃描控制系統(tǒng)寬光譜掃描控制系統(tǒng)24exampleexample25其余內(nèi)容參見(jiàn)Shincron報(bào)告其余內(nèi)容參見(jiàn)Shincron報(bào)告26橢圓偏振光譜儀法橢圓偏振測(cè)量薄膜特性是一種重要的測(cè)量手段，它早在1930年就被提出，直到計(jì)算機(jī)的普及使用，使得該技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。現(xiàn)在，它得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成功地用它來(lái)測(cè)量介質(zhì)膜、金屬膜、有機(jī)膜和半導(dǎo)體膜的折射率、消光系數(shù)、厚度、色散、粗糙度和非均勻性等等。由于它對(duì)超薄膜的高靈敏度，使它在薄膜生長(zhǎng)初始階段的研究和半導(dǎo)體薄膜以及絕緣層材料的研究中非常有效，并用來(lái)計(jì)算吸附分子層的厚度和密度等。因?yàn)闄E圓偏振測(cè)量是一種非破壞性測(cè)量，所以有利于生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和監(jiān)控。但是就目前來(lái)說(shuō)，橢圓偏振光譜儀對(duì)我國(guó)的一般單位來(lái)說(shuō)，還是相當(dāng)貴的。對(duì)于我們，價(jià)格高是它的主要問(wèn)題。最近幾年，隨著社會(huì)的發(fā)展和科研投資的增加，也出現(xiàn)了用橢圓偏振光譜儀在薄膜沉積實(shí)時(shí)監(jiān)控的研究報(bào)道，它的具體原理在此就不進(jìn)行詳細(xì)的闡述，只以實(shí)例來(lái)說(shuō)明。橢圓偏振光譜儀法橢圓偏振測(cè)量薄膜特性是一種重要的測(cè)量手段，它27exampleexample28薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件29薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件30薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件31薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件323.含淚播種的人一定能含笑收獲。9.春暖花會(huì)開(kāi)!如果你曾經(jīng)歷過(guò)冬天，那么你就會(huì)有春色!如果你有著信念，那么春天一定會(huì)遙遠(yuǎn);如果你正在付出，那么總有一天你會(huì)擁有花開(kāi)滿(mǎn)圓。14.這個(gè)社會(huì)是存在不公平的，不要抱怨，因?yàn)闆](méi)有用!人總是在反省中進(jìn)步的!6.如果不想做點(diǎn)事情，就甭想到達(dá)這個(gè)世界上的任何地方。13.有志者事竟成。4.人因?yàn)樾睦锊豢鞓?lè)，才浪費(fèi)，是一種補(bǔ)償作用。9.當(dāng)一個(gè)人先從自己的內(nèi)心開(kāi)始奮斗，他就是個(gè)有價(jià)值的人。14、一個(gè)能從別人的觀念來(lái)看事情，能了解別人心靈活動(dòng)的人，永遠(yuǎn)不必為自己的前途擔(dān)心。5.成功者不是比你聰明，只是在最短的時(shí)間采取最大的行動(dòng)。19.目標(biāo)的堅(jiān)定是性格中最必要的力量源泉之一，也是成功的利器之一。沒(méi)有它，天才也會(huì)在矛盾無(wú)定的迷徑中徒勞無(wú)功。8.向著目標(biāo)奔跑，何必在意折翼的翅膀，只要信心不死，就看的見(jiàn)方向，順風(fēng)適合行走，逆風(fēng)更適合飛翔，人生路上什么都不怕，就怕自己投降。16.人生旅程并不是一帆風(fēng)順的，逆境、失意會(huì)經(jīng)常伴隨著我們，但人性的光輝往往在不如意中才顯示出來(lái)，希望是激勵(lì)我們前進(jìn)的巨大的無(wú)形的動(dòng)力。7、世上最難求的是愛(ài)情，最難還的是人情，最難得的是友情，最難分的是親情，最難找的是真情，最難受的是無(wú)情，最可愛(ài)的是你微笑的表情。6、偉人所達(dá)到并保持著的高處，并不是一飛就到的，而是他們?cè)谕閭兌妓臅r(shí)候，一步步艱辛地向上攀爬的。5.失敗是什么?沒(méi)有什么，只是更走近成功一步;成功是什么?就是走過(guò)了所有通向失敗的路，只剩下一條路，那就是成功的路。17.世界級(jí)的竟?fàn)?，一律以結(jié)果為導(dǎo)向，市場(chǎng)以結(jié)果論英雄。4.信念的力量在于即使身處逆境，亦能幫助你鼓起前進(jìn)的船帆;信念的魅力在于即使遇到險(xiǎn)運(yùn)，亦能召喚你鼓起生活的勇氣;信念的偉大在于即使遭遇不幸，亦能促使你保持崇高的心靈。8.生活!你為什么總是這樣令人費(fèi)解?令人難以想象?13.知難而上，奮發(fā)圖強(qiáng)，是競(jìng)爭(zhēng)的作用;知難而退消極頹唐，也是競(jìng)爭(zhēng)的作用。14.生命的美麗，永遠(yuǎn)展現(xiàn)在她的進(jìn)取之中;就像大樹(shù)的美麗，是展現(xiàn)在它負(fù)勢(shì)向上高聳入云的蓬勃生機(jī)中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶。13.顧客后還有顧客，服務(wù)的開(kāi)始才是銷(xiāo)售的開(kāi)始。9、兩粒種一子，一片森林。3.含淚播種的人一定能含笑收獲。33最新薄膜厚度的監(jiān)控34最新薄膜厚度的監(jiān)控1一、概述在制備薄膜的過(guò)程中，除了應(yīng)當(dāng)選擇合適的薄膜材料和沉積工藝外，還要精確控制薄膜沉積過(guò)程中的厚度。薄膜的厚度可以有三種說(shuō)法，它們是幾何厚度、光學(xué)厚度和質(zhì)量厚度。幾何厚度就是薄膜的物理厚度，物理厚度與薄膜的折射率的乘積就是光學(xué)厚度。而質(zhì)量厚度是指單位面積上的膜質(zhì)量，當(dāng)薄膜的密度已知時(shí)，就可以從質(zhì)量厚度轉(zhuǎn)換計(jì)算出膜的幾何厚度。一般情況下，薄膜厚度的誤差控制在2％以?xún)?nèi)，有時(shí)可能達(dá)5～10％。薄膜厚度的監(jiān)控必須在允許的誤差范圍之內(nèi)。在薄膜沉積過(guò)程中要監(jiān)控薄膜的厚度，首先要能夠測(cè)量薄膜的厚度。目前薄膜厚度在線(xiàn)測(cè)量的方法主要有：測(cè)量電阻法、質(zhì)量法、反射透射光譜法和橢圓偏振光譜法等等，它們通過(guò)測(cè)量這些物理參量來(lái)實(shí)現(xiàn)膜厚的監(jiān)控。在以上的方法中，電阻法最容易實(shí)現(xiàn)，而質(zhì)量法應(yīng)用最廣，光學(xué)監(jiān)控方法主要應(yīng)用于光學(xué)鍍膜領(lǐng)域。一、概述在制備薄膜的過(guò)程中，除了應(yīng)當(dāng)選擇合適的薄膜材料和沉積35二、電阻法用電橋法測(cè)量薄膜的電阻率V－被測(cè)膜，U－電壓，O－平衡指示器R1,R2,R3－電阻器。測(cè)量薄膜電阻變化來(lái)控制金屬膜厚度是最簡(jiǎn)單的一種膜厚監(jiān)控方法。右圖是用惠斯頓電橋測(cè)量薄膜電阻率的例子。用這種方法可以測(cè)量電阻從1歐姆到幾百兆歐姆的電阻，若加上直流放大器，電阻率的控制精度可達(dá)0.01%。但是隨著薄膜厚度的增加，電阻減小要比預(yù)期的慢，導(dǎo)致的原因是膜層的邊界效應(yīng)、薄膜與塊材之間的結(jié)構(gòu)差異以及殘余氣體的影響。因此，用該方法對(duì)膜厚監(jiān)控的精度很難高于5％。就是這樣，電阻法在電學(xué)鍍膜中還是常被使用的。二、電阻法用電橋法測(cè)量薄膜的電阻率測(cè)量薄膜電阻變化36三、石英晶體振蕩法石英晶體振蕩法測(cè)量薄膜厚度的原理是石英晶體振蕩的頻率會(huì)隨著晶體上薄膜質(zhì)量的變化而變化。因此，它是一種薄膜質(zhì)量測(cè)量方法，它也被稱(chēng)為質(zhì)量微天平。由于它是通過(guò)測(cè)量沉積的膜層的質(zhì)量來(lái)測(cè)量沉積材料的厚度，因此，不論是金屬材料、半導(dǎo)體材料、氧化物等等的任何材料都能使用，它是使用最廣泛的膜厚監(jiān)控方法。石英晶體振蕩器的預(yù)期靈敏度可高達(dá)10-9g/cm2，對(duì)于密度為1g/cm3的材料，其對(duì)應(yīng)的物理厚度大致為0.01nm。但是，實(shí)際所能達(dá)到的靈敏度大致只有10-7g/cm2，另外由于膜層密度與塊材的不同，使得物理厚度的測(cè)量精度受到限制。石英晶體的壓電效應(yīng)的固有頻率不僅取決于晶體的幾何尺寸和切割類(lèi)型，而且還與厚度d相關(guān)，即：f=N/d，N是與晶體的幾何尺寸和切割類(lèi)型相關(guān)的頻率常數(shù)。對(duì)于AT切割的石英晶體，N=fd＝1670Kc.mm。AT切割的晶體的振動(dòng)頻率對(duì)質(zhì)量的變化特別敏感，但對(duì)于溫度變化（在－40度到90度范圍溫度系數(shù)大致在10－6/度），這個(gè)特性使得石英晶體特別適合于薄膜的質(zhì)量控制。原理：三、石英晶體振蕩法石英晶體振蕩法測(cè)量薄膜厚度的原理是石英晶體37將石英振蕩頻率對(duì)厚度求微分可得：Δf=-NΔd/(d2)，它的意義是，若石英厚度d改變?chǔ)，則振動(dòng)頻率變化Δf。負(fù)號(hào)表示頻率隨厚度的增加而減小。厚度Δd的質(zhì)量改變?yōu)棣，薄膜密度為ρ＝m/v，則有：從上式可以看出，晶體振蕩器的頻率的改變與薄膜質(zhì)量的改變成正比，因此，可以測(cè)量薄膜的質(zhì)量。將石英振蕩頻率對(duì)厚度求微分可得：Δf=-NΔd/(d2)，它38上式表明，Δf與f的平方成正比。如果晶體的基頻f越高，控制靈敏度也越高，這要求晶體的厚度足夠小。在沉積過(guò)程中，晶體振蕩的頻率不斷下降，根據(jù)上面公式計(jì)算的厚度變化時(shí)，f應(yīng)修正為晶體與沉積薄膜質(zhì)量的共振頻率。隨著膜厚的增加，石英晶體的靈敏度降低，通常頻率的最大變化不得超過(guò)幾千赫，不然振蕩器工作將不穩(wěn)定，甚至停止振蕩。為了保證振蕩器工作穩(wěn)定和保持較高的靈敏度，晶體上的膜層鍍到一定厚度后就要清洗，或更換晶體頭。石英晶體監(jiān)控的有效精度取決于電子線(xiàn)路的穩(wěn)定性、所用晶體的溫度系數(shù)、石英晶體傳感探頭的特定結(jié)構(gòu)以及相對(duì)于蒸發(fā)或?yàn)R射源的合理位置。一般情況下，利用石英晶體監(jiān)控可以達(dá)到2～3％左右的物理厚度精度，對(duì)于大多數(shù)光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)是足夠了。上式表明，Δf與f的平方成正比。如果晶體的基頻f越高，控制靈39石英晶體監(jiān)控有三個(gè)非常實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)：1是裝置簡(jiǎn)單，沒(méi)有通光孔的窗口，沒(méi)有光學(xué)系統(tǒng)安排等麻煩；2是信號(hào)容易判讀，隨著膜厚的增加，頻率線(xiàn)性地下降，與薄膜是否透明無(wú)關(guān)；3是它還可以記錄沉積速率，這些特點(diǎn)使它很適合于自動(dòng)控制；對(duì)于小于8分之一光學(xué)波長(zhǎng)厚度也具有較高的控制精度。該方法的缺點(diǎn)是：晶體直接測(cè)量薄膜的質(zhì)量而不是光學(xué)厚度，對(duì)于監(jiān)控密度和折射率顯著依賴(lài)于沉積條件的薄膜材料，要得到良好的重復(fù)性比較困難。另外它也不同于光學(xué)極值法和波長(zhǎng)調(diào)制法，具有厚度自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)理。值得注意的是在實(shí)際使用中，針對(duì)薄膜密度與塊材密度的不同或不知膜層的密度，對(duì)石英晶體膜厚測(cè)量?jī)x的測(cè)量的膜厚要進(jìn)行校正。校正的方法是先鍍一層厚度較厚的薄膜，通過(guò)一定的方法（請(qǐng)問(wèn)可以用那些方法可以測(cè)量薄膜的厚度？）測(cè)出該膜層的厚度，然后與晶體振蕩器測(cè)量的值進(jìn)行比較修正。石英晶體監(jiān)控有三個(gè)非常實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)：1是裝置簡(jiǎn)單，沒(méi)有通光孔的40晶體振蕩膜厚儀實(shí)例用途：適用于一般物理氣相沉積（PVD）過(guò)程，可精密的檢測(cè)鍍膜過(guò)程中每秒0.1埃的速率變化，并準(zhǔn)確的掌握每一埃的沉積厚度。特點(diǎn)：1、可預(yù)先輸入儲(chǔ)存多組鍍膜參數(shù)，便于操作者讀取應(yīng)用2、搭配感測(cè)頭選擇器使用，可同時(shí)監(jiān)測(cè)4～8個(gè)感測(cè)點(diǎn)的鍍膜速率及膜厚3、內(nèi)設(shè)RS-232電腦接口，可與計(jì)算機(jī)通信工作4、配備Bipolar高清晰度類(lèi)比信號(hào)輸出端子，可連接記錄儀使用STM-100/MF膜厚監(jiān)控器

Syconinstrumentscompany晶體振蕩膜厚儀實(shí)例用途：適用于一般物理氣相沉積（PVD）過(guò)程41STC-200/SQ膜厚控制器用途：除精確的沉積速率和膜厚顯示外，并可以回傳信號(hào)到電子槍電源供應(yīng)器或蒸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)閉回路的自動(dòng)鍍膜速率及膜厚控制特點(diǎn)：1、操作簡(jiǎn)單，可單鍵完成Sing-layer鍍膜程序2、配合外部界面與PLC/PC連線(xiàn)，可達(dá)到全自動(dòng)Multi-layer鍍膜程序3、內(nèi)設(shè)RS-232計(jì)算機(jī)接口，可以與電腦連線(xiàn)工作4、配備Bipolar高清晰度信號(hào)輸出端子，可連接記錄儀使用5、內(nèi)建程序記錄器，可提供前次操作數(shù)據(jù)，便于查詢(xún)修正6、全功能顯示器，監(jiān)控鍍膜中各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化，隨時(shí)掌握沉積速率、厚度、輸出功率及時(shí)間變化，并有同步曲線(xiàn)圖顯示動(dòng)態(tài)流程STC-200/SQ膜厚控制器用42四、目視法最早的光學(xué)控制方法是利用眼睛作為接收器，目視觀察薄膜干涉色的變化來(lái)控制介質(zhì)膜的厚度。薄膜的干涉圖像四、目視法最早的光學(xué)控制方法是利用眼睛作為接收器，目視觀察薄43如上圖所示，在折射率為n2的基板上沉積了一層折射率為n1厚度為d1的薄膜，當(dāng)一入射光從空氣往薄膜入射時(shí)，由于空氣與薄膜界面以及薄膜與基片界面的兩個(gè)界面的反射光產(chǎn)生干涉，因此反射光會(huì)隨不同的光學(xué)波長(zhǎng)以及不同的薄膜物理厚度生成不同的干涉條紋。對(duì)于n1>n2>n0的情況，當(dāng)光學(xué)厚度n1d1為四分之一波長(zhǎng)厚度時(shí)（光程差為2nd以及有半波損失），反射有極大值。因此，基片鍍膜以后，各個(gè)波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度就不相等，因而帶有不同的干涉色彩，不同的膜厚有不同的顏色，因此可以根據(jù)薄膜干涉色的變化來(lái)監(jiān)控介質(zhì)膜的厚度。這種方法在傳統(tǒng)的鍍膜工藝中是最常用的。應(yīng)當(dāng)注意的是，用目視法觀察透射光的顏色變化是不成功的。因?yàn)閱螌幽ぃㄌ貏e是減反射膜）的透射背景太亮，會(huì)淹沒(méi)干涉色的變化，所以必須采用反射光觀察。這時(shí)，帶來(lái)的問(wèn)題是照明光源和觀察眼睛必須保持一定的角度?？墒牵荒釉诓煌慕嵌认掠^察的干涉色是不同的，如果我們使傾斜觀察時(shí)的干涉色恰好符合要求，則垂直觀察時(shí)膜就要偏厚了，所以實(shí)際中根據(jù)角度需要進(jìn)行修正。如上圖所示，在折射率為n2的基板上沉積了一層折射率為n1厚度44五、極值法極值法的控制原理：薄膜的透射光或反射光強(qiáng)度是隨薄膜厚度的變化而變化的，當(dāng)薄膜的光學(xué)厚度在四分之一和二分之一光學(xué)波長(zhǎng)厚度時(shí)，薄膜的透射、反射光譜會(huì)出現(xiàn)極值，右圖時(shí)不同折射率材料的薄膜的反射、透射率隨光學(xué)厚度的變化曲線(xiàn)。在光路中設(shè)置一個(gè)單色儀或窄帶干涉濾光片，測(cè)量薄膜的透射率或反射率隨薄膜沉積厚度的變化而變化；利用沉積過(guò)程中出現(xiàn)極值點(diǎn)的次數(shù)來(lái)控制四分之一波長(zhǎng)整數(shù)倍膜層的方法稱(chēng)為極值法。由于在極值點(diǎn)附近，膜厚的變化對(duì)反射或透射光譜的改變并不靈敏，這是該方法原理上固有的缺陷。五、極值法極值法的控制原理：在光路中設(shè)置一個(gè)單色儀或窄帶干涉45典型裝置：右圖是利用極值法監(jiān)控沉積薄膜厚度的裝置為了改善信噪比，讓光學(xué)在進(jìn)入通光窗口前進(jìn)行調(diào)制，這樣可以避免在蒸發(fā)過(guò)程中加熱蒸發(fā)舟所產(chǎn)生的大量光學(xué)干擾，更主要的是經(jīng)過(guò)濾波還可降低電噪聲水平。調(diào)制板應(yīng)直接安裝在光源的后面，而單色濾光片必須放在鍍膜機(jī)出射窗口的后面，探測(cè)器的前面。這樣可以減小較寬范圍內(nèi)的雜散光，盡可能限制射入探測(cè)器的總光量，否則沒(méi)有調(diào)制的輻射光線(xiàn)可能把探測(cè)器推入非線(xiàn)性區(qū)域工作。另外還需注意光電倍增管的靈敏度隨波長(zhǎng)的不同會(huì)變化，因此要選擇在光電倍增管靈敏度高的光學(xué)波長(zhǎng)區(qū)域的波長(zhǎng)來(lái)監(jiān)控，以減小誤差。典型裝置：為了改善信噪比，讓光學(xué)在進(jìn)入通光窗口前進(jìn)行調(diào)制，這46極值法的控制技巧：極值法控制通常有三種，一種是直接控制，即全部膜層自始至終直接由被鍍樣品進(jìn)行控制，不換控制片；另一種是間接控制，即控制是在一系列的控制片上進(jìn)行的；第三種是半直接控制，它是在鍍有預(yù)鍍層的控制片上直接監(jiān)控所有膜層。直接控制在控制窄帶濾光片方面具有它的合理性，原因有：1、鄰近膜層之間能自動(dòng)進(jìn)行膜厚誤差的補(bǔ)償（在控制波長(zhǎng)上）；2、避免因凝聚特性變化所引起的誤差，因而使窄帶濾光片獲得很高的波長(zhǎng)定位精度。右圖是膜層厚度誤差的補(bǔ)償解釋圖。當(dāng)鍍A層時(shí)，由于膜厚的不準(zhǔn)導(dǎo)致誤差δA，但是在鍍下一層B時(shí)可以通過(guò)極值補(bǔ)償將此誤差減小，當(dāng)然鍍完B層后，可能也還有誤差δB。即使這樣，到全部膜層鍍好后，誤差也不會(huì)積累變得很大。極值法的控制技巧：47過(guò)正控制：由于極值法的固有精度不高，在極值處監(jiān)控信號(hào)對(duì)于膜厚的變化不夠靈敏。所以有經(jīng)驗(yàn)的鍍膜操作者一般并不把沉積停止在理論極值處，而是停止在眼睛能分辨的反轉(zhuǎn)值處，其目的是故意產(chǎn)生一個(gè)一致性的過(guò)正量，以減小判斷膜厚的隨機(jī)誤差，該方法就是過(guò)正控制。過(guò)正控制與膜層厚度誤差右圖就是一種過(guò)程控制的實(shí)例，可以看出，利用過(guò)正控制技術(shù)，最后的光學(xué)厚度誤差反而更小。過(guò)正控制：過(guò)正控制與膜層厚度誤差右圖就是一種過(guò)程控制的實(shí)例，48改進(jìn)的極值法裝置雙光路膜厚監(jiān)控儀左圖是一種使用雙光路監(jiān)控的極值法膜厚監(jiān)控儀。它與傳統(tǒng)的極值法控制的不同之處在于經(jīng)調(diào)制的光束被一分為二：一束經(jīng)由探測(cè)器接收后輸出作為參考信號(hào)，另一束光線(xiàn)經(jīng)控制片反射后再由另一個(gè)探測(cè)器接收，輸出測(cè)量信號(hào)，光度計(jì)顯示測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)的差值。這樣光度計(jì)顯示的只是測(cè)量信號(hào)中隨膜層厚度變化而變化的部分信號(hào)，擴(kuò)大了變化部分的量程。這種裝置反射率的測(cè)量誤差可降至0.1%，從而提高膜厚監(jiān)控精度。改進(jìn)的極值法裝置雙光路膜厚監(jiān)控儀左圖是一種使用雙光路監(jiān)控的極49六、波長(zhǎng)調(diào)制法波長(zhǎng)調(diào)制法控制系統(tǒng)示意圖波長(zhǎng)調(diào)制法比極值法的控制精度更高，它不是測(cè)量控制片的反射率（透射率），而是測(cè)量反射（透射）率對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)。在極值點(diǎn)，反射率曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。這樣在控制四分之一波長(zhǎng)或其整數(shù)倍厚度膜層的精確方法。右圖是波長(zhǎng)調(diào)制法監(jiān)控示意圖。由光源發(fā)出白光，透過(guò)（當(dāng)然也可以反射）控制片而照射到單色儀的入射狹縫，從單色儀振動(dòng)狹縫出射的單色光被光電倍增管接收，然后經(jīng)電路系統(tǒng)顯示。振動(dòng)狹縫的作用就相當(dāng)于對(duì)從單色儀來(lái)的光進(jìn)行對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)。六、波長(zhǎng)調(diào)制法波長(zhǎng)調(diào)制法控制系統(tǒng)示意圖波長(zhǎng)調(diào)制法比極值法的控50七、任意厚度的監(jiān)控方法和裝置在經(jīng)典的薄膜系統(tǒng)，不管采用幾種介質(zhì)材料，也不管有多少層，它們的厚度是規(guī)整的，就都是四分之一波長(zhǎng)或其整數(shù)倍厚度。這很大程度上是由于傳統(tǒng)的解析設(shè)計(jì)方法都是以各層厚度為1/4波長(zhǎng)或其整數(shù)倍為前提的，無(wú)疑這種厚度整齊的膜系對(duì)于制備和監(jiān)控是方便的，前面的方法已成功地用來(lái)監(jiān)控這些膜系。但是隨著光學(xué)薄膜的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)薄膜的特性不斷提出新的要求，用經(jīng)典的膜系已不能滿(mǎn)足要求，而必須尋找任何厚度的新膜系。利用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，為了增加設(shè)計(jì)參數(shù)，通常把各層厚度作為校正參數(shù)，因而設(shè)計(jì)得到的各類(lèi)膜系，其厚度幾乎都是不規(guī)整的。任意厚度的薄膜系統(tǒng)具有許多優(yōu)良的光學(xué)特性，但是給厚度監(jiān)控提出了很多困難，目前任意厚度的監(jiān)控方法主要有：石英晶體監(jiān)控法，單波長(zhǎng)透射（反射光譜）法，寬光譜掃描法，橢圓偏振光譜法。其中石英晶體監(jiān)控法前面已經(jīng)介紹，這里就不再敘述。七、任意厚度的監(jiān)控方法和裝置在經(jīng)典的薄膜系統(tǒng)，不管采用幾種介51單波長(zhǎng)監(jiān)控：

由于利用光電極值法監(jiān)控四分之一波長(zhǎng)厚度或其整數(shù)倍膜是十分成熟的，因此通過(guò)模擬實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)的過(guò)程計(jì)算出薄膜厚度增加時(shí)各個(gè)波長(zhǎng)的反射（透射）率的變化，從而尋找正確厚度時(shí)出現(xiàn)極值的波長(zhǎng)，然后，就可用極值法監(jiān)控任意厚度。下面是一個(gè)利用氦氖激光器的光源來(lái)實(shí)現(xiàn)膜厚監(jiān)控的一個(gè)實(shí)例。單波長(zhǎng)監(jiān)控：由于利用光電極值52薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件53薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件54薄膜厚度的監(jiān)控2021完整版課件55寬光譜掃描法由于薄膜材料的色散（折射率隨波長(zhǎng)變化）和控制靈敏度等因素的影響，單波長(zhǎng)監(jiān)控是很難精確控制寬波段特性的光學(xué)元件。若采用寬光譜掃描，在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)監(jiān)控薄膜的特性，就能使控制既直觀又精確?，F(xiàn)在，采用寬光譜快速掃描光度計(jì)和計(jì)算機(jī)聯(lián)合完成監(jiān)控任意厚度膜系已在商業(yè)化的鍍膜機(jī)中使用，它可以將鍍膜人員的操作水平要求降低很多?？焖賿呙鑶紊珒x是利用轉(zhuǎn)動(dòng)單色儀的衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)，衍射光柵每毫米的刻線(xiàn)為1800條，在300到700nm的光譜區(qū)域內(nèi)，對(duì)應(yīng)的光柵轉(zhuǎn)動(dòng)角度為25度，利用一只步進(jìn)馬達(dá)通過(guò)15：1的減速齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒掃描兩次，波長(zhǎng)精度為1nm。若要求更快的掃描頻率，可采用硅光二極管陣列作為接收器。下圖是以陣列作為接收器的寬光譜掃描監(jiān)控系統(tǒng)。具體我們還可以看日本SHINCRON公司的報(bào)告實(shí)例來(lái)看。寬光譜掃描法由于薄膜材料的色散（折射率隨波長(zhǎng)變化）和控制靈敏56寬光譜掃描控制系統(tǒng)寬光譜掃描控制系統(tǒng)57exampleexample58其余內(nèi)容參見(jiàn)Shincron報(bào)告