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薄膜是不同于其他物态(固液气、等离子)的一种新的凝聚态,物质的第五态。薄膜就是薄层材料,分为:
气体薄膜
液体薄膜
固体薄膜
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薄膜厚度测量的意义
由于薄膜的“尺寸效应”的关系,薄膜的厚度不同,性质会有所变化。
薄膜的电阻
霍尔系数
光反射率等
为了更好地研究物质结构及性能,我们希望对各种膜厚的测量和控制提供更为灵敏和准确的手段。
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内容提要
薄膜测量方法的分类
机械法------台阶仪
电学法-------晶振
光学法-------椭偏仪
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薄膜测量方法
膜厚检查方法
机械法
电学法
光学法
称量法
机械探针法---台阶仪
光学机械法
磨角染色测微法
磨角电探针法
线、面电阻法
交流电桥法
晶体振荡---石英振频法
电子射线法
干涉法
X光法
偏光法
全息法
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不同测量方法定义的膜厚
台阶仪、石英晶振、椭偏仪这三种测量方法测得的薄膜厚度,分别属于形状膜厚dT,质量膜厚dM,物性膜厚dP。
G:实际表面
P:平均表面
SS:基片表面
ST:形状表面,即平均表面
SM:质量等价表面
SP:物性等价表面
dT:形状膜厚,SS和ST面之间的距离
dM:质量膜厚,SS和SM面之间的距离
dP:物性膜厚,SS和SP面之间的距离
dT≥dM≥dP
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台阶仪测量原理
形状薄膜测厚法
台阶法(触针法):这是将表面光洁度测量移用与薄膜厚度测量的一种方法。
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台阶仪测量原理
测量具体过程:金刚石触针——表面上移动——触针跳跃运动——高度的变化由位移传感器转变成磁通量信号——转变成电信号——进行读数或由记录仪画出表面轮廓曲线。
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•膜厚测量时,需薄膜样品上薄膜的相邻部位完全无膜,形成台阶(两种方法:遮盖、腐蚀)。当触针横扫过该台阶时,就能通过位移传感器显示出这两部分之间的高度差,从而得到形状薄膜值dT。
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Dektak XT
探针尖半径(Stylus): µm, µm
厚度测量范围(Verticalscanrange): upto 1mm
探针作用力(Force):1 ~15mg
扫描长度(Scanlength):50 µm ~55mm
视场范围(Fieldofview):1 ~4mm
台阶高度重复性(Stepheightrepeatability):<5Å
垂直方向分辨率(Verticalresolution):1Å 
(for  mmmeasurementrange)
测量样品最大尺寸(Samplecompatible):150mm
sandpaperroughness
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优点
缺点
迅速测定薄膜的厚度及分布;
可靠直观;
具有相当的精度。
不能记录表面上比探针直径小的窄裂缝、凹陷;
由于触针的尖端直径很小,易将薄膜划伤、损坏。
使用范围
应用于较高硬度的薄膜。面对柔软薄膜则必须采用较轻质量、较大直径的触针,才能不使薄膜划伤和避免因膜材粘附在触针尖上而形成误差。
台阶仪测量膜厚的优缺点
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