文档介绍：用薄膜测厚仪测量薄膜厚度及折射率
【实验目的】
1、了解测量薄膜厚度及折射率的方法,熟悉测厚仪工作的基本原理。
2、通过本实验了解薄膜表面反射光和薄膜与基底界面的反射光相干形成反射谱原理。
3、借助光学常数,对薄膜材料的光学性能进行分析。
【实验原理】
SGC-10薄膜测厚仪,适用于介质,半导体,薄金属,薄膜滤波器和液晶等薄膜和涂层的厚度测量。该薄膜测厚仪采用new-span公司先进的薄膜测厚技术,基于白光干涉的原理来测定薄膜的厚度和光学常数(折射率n,消光系数k)。它通过分析薄膜表面的反射光和薄膜与基底界面的反射光相干形成的反射谱,用相应的软件来拟合运算,得到单层或多层膜系各层的厚度d,折射率n,消光系数k。
【实验仪器及材料】
测厚仪、已制备好薄膜数片、参考反射板(硅片)
【实验过程及步骤】
运行程序,如果出现下面错误提示窗口,请确认USB线已连接好仪器与计算机。
关闭程序,连接好USB线,并重新启动程序。
第一次按“Measure”键时,如果出现下面的错误窗口,则是因为没有把软件安装在默认目录下。这时,请按下“Continue”按钮(也许需要连按5次),再切换到“Measurement Setting”面板,选择薄膜层数4,再从材料数据库中选择基底和四层薄膜的材料(随便选取),然后按“Save Setting”,以后就不会再出现错误窗口了。
各部分功能
1 注册界面(Registration)
第一次运行程序会出现下面的注册界面。其中的“Serial #”会从仪器自动读出,如果运行后还是空白的,请确认你的USB线是否连接好了。如果仍旧是空白的,请参考安装说明重新安装软件。
“License #”需要你手动输入,其由你的供货商提供。输入注册码后请用鼠标左键点击界面上的“Enter”按钮完成注册,而不是按键盘上的“Enter”键。
2 测量设置界面(Measurement Setting)
各部分功能描述
选择测量薄膜(Measure Film)或测量基底(Measure Substrate)。
注意:对于参数n,k未知的基底,可以选择测量基底(Measure Substrate)来测量基底的参数。但是,这种测量有它的局限性,因为它只是通过基底表面的反射光来测定,而此反射光受到多种因素的影响。所以我们推荐使用科学出版物上的参数。
选择样品的薄膜层数。
最多可选择测量4层薄膜的厚度和光学参数。
选择测量d(Measure d)还是测量n,k,d(Measure n,k,d)。
如果薄膜的光学常数n,k已知,你可以选择Measure d来减少计算的参量,提高测量的准确度。
从默认的文件夹中或用户指定的文件夹选择基底的材料。
注意:用户自建的材料数据的格式见后面的说明。
从默认的文件夹中或用户指定的文件夹选择对应膜层的材料。
注意:用户自建的材料数据的格式见后面的说明。
膜层的排列顺序见后面的说明。
输入猜测的膜厚的范围。输入的范围越接近于真实值,测量的精度越高,运算越快。如果某一层的膜厚是已知的,请在队赢得Min和Max中都输入这一膜厚值。
输入猜测的膜厚的最小值。单位(um)
输入猜测的膜厚的最大值。单位(um)
输入光谱范围的最小值。光谱仪响应的最小波长是350nm。但是,为了得到合理的信噪比,输入的最小值同时受到样品的反射率曲线和光源的发射谱特性的影响。设置到“Scope Mode”,通过调节平台得到最大反射,这时选择最小波长来得到合理的信噪比(例如选择反射能量为峰值的20%处的波长中较小的为最小值,)
输入光谱范围的最大值。光谱仪响应的最大波长是1000nm。但是,为了得到合理的信噪比,输入的最大值同时受到样品的反射率曲线和光源的发射谱特性的影响。设置到“Scope Mode”,通过调节平台得到最大反射,这时选择最大波长来得到合理的信噪比(例如选择反射能量为峰值的20%处的波长较大的为最大值)
默认的基底是不透明的,或者说没有反射光从基底/空气界面反射上来。如果有反射光从基底下表面反射上来,就要对此加一个合理的猜测的修正,来消除反射光的影响。例如对于BK7玻璃基底,。对于其他材料,其值可估计为
R=[(n1-n0)/(n1+n0)]^2。其中n1为基底折射率,n0大部分时候为空气折射率。
可根据实验的反射率曲线和拟合的实验曲线来判断修正系数是否合适,两者越接近说明修正系数越合适。如果无论怎样修正都得不到接近的曲线,请重新调节仪器和测量。
3 测量界面(Measurement)
各部分功能描述

在“Real Time ON”时,显示的是从光谱仪采集到的实时数据。在“Real Time Off”时,显示的是先前采集的数