VPI：为什么需要配膜厚检测仪 及 其工作原理

在现代工业制造中，薄膜技术被广泛应用于半导体、光学器件、装饰镀膜等领域。薄膜的厚度直接影响产品的性能和质量，因此，在镀膜过程中实时监控膜厚至关重要。VPI的研发工程师将介绍为什么镀膜设备需要配置膜厚检测器，以及膜厚检测器的工作原理，重点关注650MH高真空磁控溅射镀膜仪和900M样品制备镀膜仪的应用。

为什么需要膜厚检测器

薄膜厚度的精确控制是保证产品性能的关键因素。过厚或过薄的膜层都会导致产品性能的不稳定，影响导电性、光学性能或机械强度等关键指标。实时监控膜厚可以避免过度沉积，节省材料和时间成本。同时，可以及时调整工艺参数，避免因膜厚偏差导致的返工或废品。不同的应用对膜厚有着严格的要求，精确的膜厚控制能够满足各种复杂工艺的需求，提高产品的竞争力。

膜厚检测器的工作原理

石英晶体微量天平（QCM）石英晶体微量天平是最常用的膜厚检测器之一。其工作原理基于石英晶体的压电效应和共振频率变化。

压电效应

石英晶体是一种压电材料，内部原子结构排列有序。当对其施加机械力时，会导致电荷分布不均匀，产生电信号；反之，施加电场会引起机械变形，使其振动。

频率变化与质量关系

当镀膜材料沉积在石英晶体表面时，晶体的质量增加，导致其共振频率降低。根据萨尔布里（Sauerbrey）方程，频率的变化与沉积质量成正比：通过测量频率的变化，可以精确计算出膜厚。

QCM的组成

石英晶体传感器：具有特定的频率、电阻和电极材料。

传感器头：稳定晶体的温度，提供稳定的测量环境。

电子监控器或控制器：提供交变电流使晶体振动，实时监测频率变化，并计算膜厚。

电极材料的选择

石英晶体电极通常采用金或银。金电极适用于一般的蒸发或溅射工艺，而银电极在高电流沉积（如碳棒蒸发）中表现更佳，因为其导电性更好，能够准确反映膜厚变化。

650MH高真空磁控溅射镀膜仪与900M低真空镀膜仪的应用

高精度膜厚控制：配备先进的QCM膜厚检测器，能够在高真空条件下实现纳米级的膜厚控制。

适用范围广：适用于半导体、光学镀膜等需要高纯度、高精度的领域。

稳定性强：高真空环境减少了杂质的引入，提高了薄膜的质量。

900M（样品制备）真空镀膜仪

经济高效：适用于对真空度要求不高的镀膜工艺，降低了设备和运行成本。

灵活性强：同样配备了膜厚检测器，能够满足一般工业应用的膜厚控制需求。

操作简便：适合教育科研和中小型企业的生产需求。