薄膜物理膜厚的测量与监控
膜厚仪及其校准方法、注意事项
膜厚仪及其校准方法、注意事项概述膜厚仪是一种用于测量薄膜或涂层的厚度的仪器。
薄膜可以是在不同料子上制备的薄层，例如金属、陶瓷或聚合物。
膜厚仪使用不同的技术和方法来确定薄膜的厚度，以便在讨论、制造和质量掌控过程中进行评估和监测。
常见的膜厚测量技术包含：机械测量法：使用机械探头或机械式仪器，如刮片或刮刀，通过测量薄膜前后的尺寸差异来计算厚度。
光学测量法：使用光学技术，如反射、透射或干涉，来测量薄膜的厚度。
常见的光学膜厚仪有反射光学膜厚仪和椭偏仪。
X射线测量法：利用X射线的穿透本领，通过测量X射线在薄膜上的散射或吸取来计算薄膜的厚度。
微波测量法：利用微波的传播特性，通过测量微波在薄膜上的反射或透射来测量薄膜的厚度。
校准方法膜厚仪的校准方法可以因实在的仪器类型和测量技术而有所不同。
无论使用哪种校准方法，紧要的是遵奉并服从仪器制造商的指南和建议，以确保膜厚仪的精准性和牢靠性。
校准应在合适的时间间隔内进行，尤其是在关键测量任务之前。
以下是一些常见的膜厚仪校准方法：标准样品校准：使用已知厚度的标准样品进行校准。
标准样品通常是由认证机构或厂家供应的，其厚度已经精准测量。
依据标准样品与膜厚仪测量结果之间的比较，可以确定仪器的精准性和偏差，并进行相应的调整。
多点校准：选择多个不同厚度的标准样品进行校准。
通过在不同厚度点上进行校准，可以检验膜厚仪在整个测量范围内的精准性和线性度。
依据标准样品与测量结果的比较，可以生成一个校准曲线或校准系数，用于后续测量时的修正。
内部校准：某些膜厚仪具有内部校准功能，可以使用内置的参考料子或标准进行自我校准。
这些参考料子具有已知的物理特性，仪器通过与其相互作用来校准自身。
内部校准可以定期进行，以确保仪器的精准性和稳定性。
外部校准：将膜厚仪送至专门的校准试验室或认证机构进行校准。
在试验室环境中，使用精密的测量设备和标准样品对膜厚仪进行全面的校准和验证。
这种校准方法通常是周期性的，依据需要进行。
《薄膜物理与技术》课程教学大纲
《薄膜物理与技术》课程教学大纲课程代码：ABCL0527课程中文名称: 薄膜物理与技术课程英文名称：Thin film physics and technology课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：新能源材料与器件专业本课程的前导课程：《材料表面与界面》、《近代物理概论》、《材料科学基础》、《固体物理》、《材料物理性能》一、课程简介本课程主要论述薄膜的制造技术与薄膜物理的基础内容。
其中系统介绍了各种成膜技术的基本原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术以及膜厚的测量与监控等。
同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体特性、磁学性质以及超导性质等。
通过本课程的讲授，使学生在薄膜物理基础部分，懂得薄膜形成物理过程及其特征，薄膜的电磁学、光学、力学、化学等性质。
在薄膜技术部分初步掌握各种成膜技术的基本内容以及薄膜性能的检测。
二、教学基本内容和要求掌握物理、化学气相沉积法制膜技术，了解其它一些成膜技术。
学会对不同需求的薄膜，应选用不同的制膜技术。
了解各种薄膜形成的过程及其物理特性。
理解并能运用热力学界面能理论及原子聚集理论解释薄膜形成过程中的一些现象，了解薄膜结构及分析方法，理解薄膜材料的一些基本特性，为薄膜的应用打下良好的基础。
以下分章节介绍：第一章真空技术基础课程教学内容：真空的基础知识及真空的获得和测量。
课程重点、难点：真空获得的一些手段及常用的测量方法。
课程教学要求：掌握真空、平均自由程的概念，真空各种单位的换算，平均自由程、碰撞频率、碰撞频率的长度分布率的公式，高真空镀膜机的系统结构及抽气的基本过程。
理解蒸汽、理想气体的概念，余弦散射率，真空中气体的来源，机械泵、扩散泵、分子泵以及热偶真空计和电离真空计的工作原理。
了解真空的划分，气体的流动状态的划分，气体分子的速度分布，超高真空泵的工作原理。
第二章真空蒸发镀膜法课程教学内容：真空蒸发原理，蒸发源的蒸发特性及膜厚分布，蒸发源的类型，合金及化合物的蒸发，膜厚和淀积速率的测量与监控。
实验2.12利用白光干涉测定薄膜厚度测量
随着信息产业的发展，光学薄膜的需求不断增大，对器件特性的要求也越来越高。物 理厚度是薄膜最基本的参数之一，它会影响整个器件的最终性能，因此快速而精确地测量薄 膜厚度具有重要的意义。台阶仪是常用的厚度测试方法，然而它需要在样品上制作台阶，并 且测试中机械探针与样品接触，会对一些软膜的表面造成损伤，因而非破坏的光学手段是更 为理想的方法。
其中 a exp （- 4id / ）
此公式是在待测薄膜层的吸收较小的情况下推出的。r (n n0 ) /(n n0 ) ,如果精确计
算 ，n 应用 来代替。在吸收很小的情况下，其对计算结果的影响很小，并最后能得到方
程(2)，由于薄膜在吸收很小的区域，n、k 的变化不是很大，所以方程的极大和极小值出现 在
1、如图 3 所示，将 Y 型光纤一端标有光源的光纤与光纤光源连接。将标有光谱仪的一 端与光纤光谱仪连接。将探测端与薄膜测厚支架连接，并固定稳定。
图 3 实验原理图
2、软件安装后，按
可以开始测量。
3、保存参考光谱：取一块待测，未镀膜的光学基底，放置于光纤探测端下方，调整适
当的探测高度约 10mm，CCD 积分时间
如图 1 所示，在折射率为 n1 的基板上镀有复数折射率为 厚度为 d 的一层薄膜，放在
折射率为 n0 的空间。假定薄膜的复数折射率 n1 ik ，当一束光以幅度 A 从 n0 空间 垂直入射( 0 )到膜表面时(为便于分析，图中入射光有一定角度，实际测量中此角度一
般很小，对测量的影响可以忽略不 计)，由于多次反射，在膜上表面有一系列的反射光，它 们的幅 度分别为 A 、A 、A3⋯⋯
长的变化曲线就能够测量出来，这样可以根据每一波长计算出 k。 注意事项
塑料薄膜和薄片厚度测定 机械测量法 pdf
塑料薄膜和薄片厚度测定机械测量法pdf一、引言塑料薄膜和薄片的厚度是决定其物理和机械性能的关键参数，对于产品的质量控制和使用性能至关重要。
因此，精确测量其厚度是生产过程中的重要环节。
本篇文章将介绍一种测量方法，即机械测量法。
二、机械测量法概述机械测量法是一种通过物理接触来测量物体厚度的方法。
在此方法中，测量工具与被测物体表面接触，从而测量出物体的厚度。
对于塑料薄膜和薄片的厚度测量，机械测量法具有较高的精度和可靠性。
三、测量设备1. 测厚仪：测厚仪是专为测量薄膜和薄片厚度设计的设备。
其工作原理是通过测量探头与被测物体表面接触，从而得出厚度数据。
2. 清洁布：用于清洁测量设备和被测物体的表面，确保测量结果的准确性。
3. 电子天平：用于精确测量薄膜和薄片的重量，以便将厚度转换为重量。
四、测量步骤1. 清洁测厚仪的探头和被测物体的表面，确保没有杂质或污染物影响测量结果。
2. 将待测薄膜或薄片放置在电子天平上，记录其重量（W）。
3. 将测厚仪的探头接触到被测物体的表面，保持压力恒定，等待仪器显示厚度读数（T）。
4. 记录读数，并重复步骤3几次，以获得更精确的平均厚度。
5. 通过公式“厚度（μm）= 重量（mg）/长度（cm）/宽度（cm）/密度（g/cm ³）”计算厚度，其中长度、宽度和密度是已知的。
五、结论机械测量法是一种简单、快速且可靠的测量塑料薄膜和薄片厚度的方法。
通过使用精确的测量设备和标准的操作流程，可以获得准确的测量结果，从而帮助生产商控制产品质量并满足客户需求。
然而，需要注意的是，操作过程中应避免过度施加压力，以免对被测物体造成损害。
此外，定期对测量设备进行校准和维护也是保证测量准确性的关键因素。
椭圆偏振仪—薄膜厚度测量讲解
近代物理实验椭圆偏振仪—薄膜厚度测量本实验所用的反射式椭偏仪为通常的PCSA 结构，即偏振光学系统的顺序为起偏器（Polarizer ）→补偿器（Compensator ）→样品（Sample ）→检偏器（Analyzer ），然后对其输出进行光电探测。
一．实验原理1． 反射的偏振光学理论图1 光在界面上的反射，假定21n n <，B ϕϕ<1（布儒斯特角），则rs E 有π的相位跃变，光在两种均匀、各向同性介质分界面上的反射如图1所示，单色平面波以入射角1ϕ，自折射率为1n 的介质1射到两种介质的分界面上，介质2的折射率为2n ，折射角2ϕ。
用（is ip E E ,），（rs rp E E ,），（ts tp E E ,）分别表示入射、反射、透射光电矢量的复振幅，p 表示平行入射面即纸面的偏振分量、s 表示垂直入射面即垂直纸面的偏振分量，每个分量均可以表示为模和幅角的形式)exp(||ip ip ip i E E β=，)exp(||is is is i E E β= （1a ） )exp(||rp rp rp i E E β=，)exp(||rs rs rs i E E β= （1b ） )exp(||tp tp tp i E E β=，)exp(||ts ts ts i E E β=（1c ） 定义下列各自p ，s 分量的反射和透射系数：ip rp p E E r /=，is rs s E E r /=（2a ） ip tp p E E t /=，is ts s E E t /=（2b ） 根据光波在界面上反射和折射的菲涅耳公式：21122112cos cos cos cos ϕϕϕϕn n n n r p +-=（3a ） 22112211cos cos cos cos ϕϕϕϕn n n n r s +-=（3b ） 211211cos cos cos 2ϕϕϕn n n t p +=（3c ） 221111cos cos cos 2ϕϕϕn n n t s +=（3d ） 利用折射定律：2211sin sin ϕϕn n =（4） 可以把式（3a ）-（3d ）写成另一种形式)()(2121ϕϕϕϕ+-=tg tg r p(5a) )sin()sin(2121ϕϕϕϕ+--=s r（5b ） )cos()sin(sin cos 2212121ϕϕϕϕϕϕ-+=p t（5c ）)sin(sin cos 22121ϕϕϕϕ+=s t （5d ） 由于折射率可能为复数，为了分别考察反射对于光波的振幅和位相的影响，我们把p r ，s r 写成如下的复数形式：)exp(||p p p i r r δ= （6a ） )exp(||s s s i r r δ= （6b ） 式中||p r 表示反射光p 分量和入射光p 分量的振幅比，p δ表示反射前后p 分量的位相变化，s 分量也有类似的含义，有ip p rp E r E = （7a ）is s rs E r E = （7b ）定义反射系数比G ：s pr r G = （8）则有: is ip rs rpE E G E E = （9）或者由式（1）式，)](exp[||||)](exp[||||is ip is ip rs rp rs rp i E E G i E E ββββ-=- （10）因为入射光的偏振状态取决于ip E 和is E 的振幅比||/||is ip E E 和位相差（is ip ββ-），同样反射光的偏振状态取决于||/||rs rp E E 和位相差（rs rp ββ-），由式（10），入射光和反射光的偏振状态通过反射系数比G 彼此关联起来。
Chapter 7 薄膜厚度和沉积速率的测定和监控
二、电容法
电介质薄膜的厚度可以通过测量它的电容 量来确定。 方法一： 根据这一原理可以在绝缘基板上，按设计 要求淀积出一对电极，使之形成平板形电容 器。当未淀积介质时，电容值主要由基板的 介电常数决定。而淀积介质薄膜后，其电容 值由电极的间距和厚度，以及淀积薄膜的介 电系数决定。只要用电容电桥测出电容值的 变化便可确定淀积的膜厚。
第二部分：薄膜的测量
——薄膜厚度及沉积速 率的测定和监控
第七章 膜厚和淀积速率的测量与监控 7-1 7-2 7-3 7-4 7-5 概述 称重法 电学方法 光学方法 触针法
7-1 概述
薄膜的厚度(膜厚)是薄膜最重要的参 数之一，它影响着薄膜的各种性质及其 用途。实际应用的薄膜的厚度很小，通 常在几个纳米到几个微米之间。因此膜 厚的测量以及薄膜形成过程中对它的厚 度的监控不仅十分重要，而且往往是一 项特殊的技术。 薄膜沉积过程中的沉积速率则是制 膜工艺过程中的一个重要参数，它直接 影响到薄膜的结构和特性。
方法二： 另一种方法是在绝缘基板上先形成下电极， 然后淀积一层介质薄膜后，再制作上电极，使 之形成一个平板形电容器。然后根据平板电容 器公式，在测出电容值后，便可计算出淀积介 质薄膜的厚度。显然，这种方法只能用于淀积 后的膜厚测量，而不能用于淀积过程的监控。 计算时所需要的值，可取块材介质的介电系 数值。 由于确定介电系数和平板电容器或叉指电 容器的表面积(电极)所造成的误差，限制了这 种方法的准确性。
3）物性膜厚dp： 在实际使用上较有用，而且比较容易测 量，它与薄膜内部结构和外部结构无直接 关系，主要取决于薄膜的性质(如电阻率、 透射率等)。 三种定义的膜厚值往往满足下列不等式： dT≧dM ≧ dP
七、膜厚的测试方法
由于实际表面的不平整性，以及薄膜不 可避免有各种缺陷、杂质和吸附分子等存在， 所以不论用哪种方法来定义和测量膜厚，都 包含着平均化的统计概念，而且所得膜厚的 平均值是包括了杂质、缺陷以及吸附分子在 内的薄膜的厚度值。 具体：1）在形状膜厚的测量方法中，触 计法和多次反射干涉法最常用，由它们所确 定的膜厚，确实是由表面的形状所决定。
ATR_FTIR光谱法快速测定BOPP薄膜的厚度和定量
¹ ×10- 2( m m)
4 结论
AT R-FT IR 光谱法应用于 BOPP 薄膜厚度和定量物理指标的测定, 简捷、准确、精度高, 能满 足质检要求。
参考文献
[ 1] 红河卷烟总厂企业标准汇编. BO PP 薄膜厚度、定量的测定[ S] . Q B/ H2509- 2005. 红河: 红河卷烟总厂, 2005. [ 2] 吴瑾光主编. 近代傅立叶变换红外光谱技术及应用( 上卷) [ M ] . 北京: 科学技术文献出版社, 1994. 136—157. [ 3] 徐琳, 王乃岩, 霸书红等. 傅里叶变换衰减全反射红外光谱法的应用与进展[ J] . 光谱学与光谱分析, 2004, 24( 3) : 317—319. [ 4] 邱启杨, 王家俊. A T R-FT IR 光谱法同时测定香精的相对密度和折光指数[ J ] . 光谱实验室, 2005, 22( 2) : 382—385. [ 5] T hermo N icolet Corporat ion. T Q A nal yst U ser 's Guid e[ M ] . M adis on: N icolet Corporat ion, 2003. 153—159.
薄膜厚度的监控
过正控制与膜层厚度误差
15
改进的极值法装置
双光路膜厚监控仪 左图是一种使用双光路监控的极值法膜厚监控 仪。它与传统的极值法控制的不同之处在于经 调制的光束被一分为二：一束经由探测器接收 后输出作为参考信号，另一束光线经控制片反 射后再由另一个探测器接收，输出测量信号， 光度计显示测量信号与参考信号的差值。这样 光度计显示的只是测量信号中随膜层厚度变化 而变化的部分信号，扩大了变化部分的量程。 这种装置反射率的测量误差可降至0.1%，从而 提高膜厚监控精度。
8
STC-200/SQ 膜厚控制器 用途：除精确的沉积速率和膜厚显示外，并可以回传信号到电子枪电源供应 器或蒸发源，实现闭回路的自动镀膜速率及膜厚控制 特点： 1、操作简单，可单键完成Sing-layer镀膜程序 2、配合外部界面与PLC/PC连线，可达到全自动Multi-layer镀膜程序 3、内设RS-232计算机接口，可以与电脑连线工作 4、配备Bipolar高清晰度信号输出端子，可连接记录仪使用 5、内建程序记录器，可提供前次操作数据，便于查询修正 6、全功能显示器，监控镀膜中各项数据变化，随时掌握沉积速率、厚度、输 出功率及时间变化，并有同步曲线图显示动态流程
6
石英晶体监控有三个非常实际的优点：1是装置简单，没有通光孔的窗 口，没有光学系统安排等麻烦；2是信号容易判读，随着膜厚的增加， 频率线性地下降，与薄膜是否透明无关；3是它还可以记录沉积速率， 这些特点使它很适合于自动控制；对于小于8分之一光学波长厚度也具 有较高的控制精度。
该方法的缺点是：晶体直接测量薄膜的质量而不是光学厚度，对于监控 密度和折射率显著依赖于沉积条件的薄膜材料，要得到良好的重复性比 较困难。另外它也不同于光学极值法和波长调制法，具有厚度自动补偿 机理。 值得注意的是在实际使用中，针对薄膜密度与块材密度的不同或不知膜 层的密度，对石英晶体膜厚测量仪的测量的膜厚要进行校正。校正的方 法是先镀一层厚度较厚的薄膜，通过一定的方法（请问可以用那些方法 可以测量薄膜的厚度？）测出该膜层的厚度，然后与晶体振荡器测量的 值进行比较修正。
薄膜测厚仪操作规程
薄膜测厚仪操作规程
《薄膜测厚仪操作规程》
一、设备检查
1. 确保薄膜测厚仪处于稳定的工作状态。
2. 检查仪器表面是否有灰尘或污垢，保持清洁。
3. 检查探头是否完好，无损坏或变形现象。
二、开机准备
1. 按下电源开关，等待仪器启动。
2. 确认显示屏正常显示，无异常警报。
3. 调节仪器至待测薄膜材料所需的工作模式和参数。
三、样品准备
1. 将待测薄膜样品放置于测厚仪的测试台上。
2. 调整样品位置，保证样品与探头接触良好。
四、测量操作
1. 操作人员穿戴防静电服装，静电灭菌工作台上工作。
2. 按下测量按钮，开始测量薄膜的厚度。
3. 等待测量结果显示并记录。
五、数据处理
1. 将测得的数据保存在指定的数据文件夹中。
2. 对测得的数据进行分析和处理，生成测量报告。
六、关机及清洁
1. 操作完成后，按下电源按钮，关闭薄膜测厚仪。
2. 用清洁布擦拭仪器表面，保持仪器清洁。
3. 将探头等部件放置在指定的储存位置，并注意保护。
七、安全操作
1. 使用薄膜测厚仪时，必须穿戴防静电服装，并在防静电工作台上操作。
2. 严格按照操作规程进行操作，确保个人安全和设备安全。
3. 若发现异常情况，应立即停止使用，并通知相关维修人员进行处理。
以上即是《薄膜测厚仪操作规程》，希望操作人员能严格按照规程进行操作，确保测量结果的精准和设备的长期稳定运行。
等厚干涉法测量薄膜厚度的两种方法
中图分类号 :O43 文献标识码 :A文章编号 :1001 - 2443 (2012) 01 - 0032 - 03薄膜材料具有不同于体材料的特殊性质 ,因而在集成电路工艺中有着广泛的应用. 各种薄膜材料 ,包括 半导体 、金属和绝缘体薄膜可以作为器件的功能层1 ,或作为电极2 ,或者作为钝化层保护器件免受环境的影响等等. 薄膜的质量对器件的性能和成品率有着重要的影响 ,因此需要对薄膜质量进行必要的检查 ,厚度 测量是薄膜质量检查的重要内容之一3 .干涉法测量薄膜厚度是实验和生产中较普遍采用的测量方法 ,其优点是设备简单 ,操作方便 ,无需复杂 的计算. 除了常规的空气膜劈尖干涉法外4 ,本文就等厚干涉法的另外两种形式测量薄膜厚度的原理分别 进行了探讨.空气劈尖取一小片硅片部分地覆盖衬底 , 放入反应腔内生长薄膜 , 生长完成后取下硅片即形成台阶. 将薄玻璃片与带有薄膜台阶的样品沿平行于台阶方向对合 , 一端轻轻压紧 , 另一端用纸片分隔 , 形成空气劈尖 ( 如图 1 所示) . 在读数显微镜下便可观察到干涉条纹. 衬底的一半沉积有厚度为 D 的不透明薄膜 , 它改变了空气膜的厚度 , 即改变了光程差 , 从而使直条纹发生弯折[ 5 ]. 为形成条纹的突然弯折 , 薄膜台阶应尽量陡直.第 k 级暗纹位置 e k 由 ( 1) 式确定 ,1 λλ δ = 2 e k += ( 2 k + 1)暗纹k = 0 , 1 , 2 , 3( 1)22干涉条纹为平行于劈尖棱边的直线条纹 , 每一条纹与空气劈尖的一定厚度 e k 对应. 任意两相邻的暗条纹之间的距离 l 由 ( 2) 式决定 ,λ 1 1l s in θ = e k = 2( k + 1)λ - 2k λ = e k +1 - ( 2) 2式中θ为劈尖的夹角. 可见 , 干涉条纹是等间距的 , 而且θ越小 , l 越大 , 即干涉条纹愈疏 , 反之亦然. 沉积了薄膜的一侧的第 k 级暗纹位置 e ′由( 3) 式确定 λ λ 2 e ′k + = ( 2 k + 1)( 3) 2条纹移动的距离 a 满足a sin θ = e ′k - e k = D结合( 2) 、( 4) 两式可以得到 2( 4)λ a D = ·l( 5)2收稿日期 :2011 - 08 - 15基金项目 :国家自然科学基金( 61106011) 作者简介 :左则文( 1978 - ) , 男 , 安徽郎溪人 , 讲师 , 博士 , 主要从事硅基低维材料与器件方面的研究.透明薄膜劈尖很多薄膜材料在可见光范围内是透明的. 这 里 ,我们以 SiO 2 为例来阐述另一种等厚干涉法测 量透明薄膜厚度的原理.在单晶硅( Si ) 衬底上用化学气相沉积的方法 沉积一层 SiO 2 ,切取一小片用于厚度测量. 将待测 样品切面沿某一方向 ( 以一定角度) 轻磨即可形成 如图 2 所示的 SiO 2 劈尖.2 图 1 弯折干涉条纹示意图Figure 1 Schematic diagram of kinked 2f ringes当用单色光垂直照射 SiO 表面时 , 由于 SiO 2 2 是透明介质 ,入射光将分别在 SiO 2 表面和 SiO 22Si界面处反射 ,反射光相干叠加产生干涉条纹. 由于整个 SiO 2 台阶的厚度是连续变化的 ,因此 ,在 SiO 2 台阶上 将出现明暗相间的干涉条纹.在此系统中 ,空气 、SiO 2 、Si 的折射率分别为 1 ,1 . 5 和 3 . 5 ,因此在两个界面上的反射光都存在“半波损失”,其作用相互抵消 ,对光程差不产生影响 ,由此δ = 2 n e k = k λ 明纹k = 0 , 1 , 2 , 3 ( 5)λ δ = 2 ne k = ( 2 k + 1)暗纹k = 0 , 1 , 2 , 32式中 n 为 SiO 2 的折射率 , e k 为条纹处 SiO 2 层的厚度. 在 SiO 2 台阶楔尖处 e k = 0 , 所以为亮条纹.由 ( 5) 式 , 可以得到两相邻明纹之间的 SiO 2 层的厚度差为( k + 1) λ k λ λ ( 6)e k +1 - e k =- 2 n = 2 n2 n 同样 , 两相邻暗纹之间的 SiO 2 层的厚度差也 为 λ . 2 n由此可见 , 如果从 SiO 2 台阶楔尖算起至台阶顶端共有 m + 1 个亮条纹 ( 或暗条纹) , 则 SiO 2 层的厚度应为λ m2 n( 7)D = 图 2 SiO 2 劈尖形成的干涉示意图Schematic diagram of int erference o n SiO 2 wedge因此 , 已知 SiO 2 的折射率 n ( ≈ 1 . 5 , 与生长条Figure 2 件有关) , 通过读数显微镜观察条纹数即可由( 7) 式得到透明薄膜的厚度. 实验结果与分析以单晶硅作为衬底 ,采用化学气相沉积的方法生长非晶硅薄膜 ,沉积过程中用小片硅片部分遮盖以形成台阶. 作为参考 ,首先用扫描电子显微镜( SE M ) 对 其剖面进行测量 ,得到薄膜的厚度约为 755 n m. 再用 空气劈尖法对薄膜的厚度进行测量 ,得到如下的数据 :3l ( mm )a ( mm )D ( nm )1 230 . 135 0 . 136 0 . 1340 . 353 0 . 352 0 . 354770 . 455 762 . 624 778 . 404实验所用钠双线的波长为分别为 589 . 0 n m 和 589 . 6 nm ,取其平均值 589 . 3 nm 作为入射波长. 计算得到的薄膜平均厚度为 770 . 5 nm ,与扫描电子显微镜测量的结果非常接近 ,表明空气劈尖法可以比较精确地测量薄膜的厚度.利用化学气相沉积法在硅片上生长 SiO 2 薄膜 ,并采用如前所述的方法形成 SiO 2 的劈尖 ,并用读数显微 镜测量劈尖上的干涉条纹. 读数显微镜观察到 SiO 2 劈尖上共有 5 条完整的亮纹 ,即 m = 4 . 取 SiO 2 的折射率为 1 . 5 ,利用公式 ( 7) 计算得到薄膜的厚度约为 785 . 7 n m ,而用扫描电子显微镜测量的剖面厚度约为 853参考文献 :周之斌 ,张亚增 ,张立昆 ,杜先智. 光电器件用铟锡氧化物 I T O 薄膜的制备及特性研究J . 安徽师范大学学报 :自然科学版 ,1995 ,18 ( 2) :66 - 69 . 万新军 ,褚道葆 ,陈声培 ,黄桃 ,侯晓雯 ,孙世刚. 不锈钢表面修饰纳米合金膜电极的电催化活性研究J . 安徽师范大学学报 : 自然科学版 , 2007 ,30 ( 5) :567 - 569 .高雁. 真空蒸发镀膜膜厚的测量J . 大学物理实验 ,2008 ,21 ( 4) :17 - 19 .方正华. 大学物理实验教程M . 合肥 :中国科学技术大学出版社 ,2010 :123 - 129 . 单慧波. 牛顿环实验的拓展J . 物理实验 ,1996 ,16 ( 6) :290 .1 2 3 4 5Two Methods f or Mea s uring the Thickness of Fil m s B a s ed on EqualThickness I nterf e renceZU O Ze 2wen( College of Physics and Elect ro nics Inf o r matio n , Anhui No r m al U niversit y , Wuhu 241000 , China )Abstract : Equal t h ickness interference met h o d is widely applied in p r o d ucti o n due to it s sim ple equip m ent ,co nvenient operati o n , and unco m plicated analysis p rocess. In t his paper , t he p rinciple of t wo met ho d s fo rmeasuring t he t hickness of films based o n equal t hickness interference was discussed. In t hese met ho d s ,m o nochro matic light ref lect s at top and bot to m interf aces of t he wedge 2shaped air o r t ransparent material f ilm s ,w hich is fo r med by utilizing t he step of films , and fo r ms t he interference f ringes. By measuring t he parameters of f ringes , t he t hickness of t he film can be o btained. C o m pared to film 2wedged met ho d , air 2wedged met h o d ism o re appliable due to it s sim pleness and p r ecisi o n .K ey w ords : equal t h ickness interference ; films ; measurement of t h e t h ickness。
薄膜厚度测试方法
薄膜厚度测试方法一、引言薄膜厚度是薄膜材料的重要物理参数之一，对于许多应用领域来说都非常关键。
因此，准确地测试薄膜厚度是非常重要的。
本文将介绍几种常用的薄膜厚度测试方法，包括光学法、电子显微镜法和原子力显微镜法。
二、光学法光学法是一种常用的非接触式薄膜厚度测试方法。
它利用光的反射和透射特性来测量薄膜的厚度。
一种常见的光学法是自动反射光谱法。
该方法通过测量光在薄膜表面的反射特性来确定薄膜的厚度。
具体步骤为：首先，将待测薄膜放置在反射镜上，然后使用光源照射薄膜表面，并测量反射光谱。
最后，根据反射光谱的特征，利用相关的数学模型计算出薄膜的厚度。
三、电子显微镜法电子显微镜法是一种高分辨率的薄膜厚度测试方法。
它利用电子束与薄膜相互作用的原理来测量薄膜的厚度。
常见的电子显微镜法包括扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。
在SEM中，电子束与薄膜表面相互作用，产生的二次电子或背散射电子被探测器接收并转化为图像。
通过观察图像，可以确定薄膜的厚度。
而在TEM中，电子束穿过薄膜，通过对透射电子的衍射图案进行分析，可以计算出薄膜的厚度。
四、原子力显微镜法原子力显微镜法是一种基于力的薄膜厚度测试方法。
它利用探针与薄膜表面之间的相互作用力来测量薄膜的厚度。
原子力显微镜通过探针的运动来感知薄膜表面的形貌，然后根据探针与薄膜的相互作用力变化，可以计算出薄膜的厚度。
由于原子力显微镜具有非常高的分辨率，所以可以对纳米尺度的薄膜进行精确的厚度测量。
五、其他方法除了上述三种常用的薄膜厚度测试方法外，还有一些其他方法也可以用于薄膜厚度的测量。
例如，X射线衍射法、拉曼光谱法、交流阻抗法等。
这些方法都有各自的优缺点，可以根据具体的应用需求选择合适的方法进行薄膜厚度测试。
六、总结薄膜厚度测试是薄膜材料研究和应用中的重要环节。
本文介绍了几种常用的薄膜厚度测试方法，包括光学法、电子显微镜法和原子力显微镜法。
这些方法各有优劣，可以根据实际需求选择合适的方法。
膜厚测试原理
膜厚测试原理
膜厚测试是一种常见的薄膜材料测试方法，通过对薄膜材料进行膜厚测试，可以了解薄膜的厚度及其均匀性，为薄膜材料的生产和应用提供重要的参考数据。
膜厚测试原理是基于一定的物理原理和测试方法，下面将对膜厚测试原理进行详细介绍。
首先，膜厚测试原理的基础是光学干涉原理。
光学干涉是指光波在空间中遇到两个或多个波源时叠加产生的干涉现象。
在薄膜材料的膜厚测试中，通常会采用反射式光学干涉原理。
当一束光线垂直入射到薄膜表面时，部分光线被薄膜反射，部分光线穿透薄膜后反射，这两束光线在空间中叠加产生干涉现象。
根据干涉现象的变化，可以推断出薄膜的厚度信息。
其次，膜厚测试原理还涉及光程差的概念。
光程差是指两束光线在薄膜中传播的路径长度差。
在膜厚测试中，光程差与薄膜的厚度密切相关。
当光线垂直入射到薄膜表面时，反射光线与透射光线之间的光程差与薄膜的厚度呈正比关系。
通过测量光程差的变化，可以计算出薄膜的厚度信息。
最后，膜厚测试原理还需要考虑薄膜材料的折射率。
折射率是
描述光在介质中传播速度的物理量，不同介质具有不同的折射率。
在膜厚测试中，薄膜材料的折射率对测试结果有重要影响。
通常情况下，需要提前获取薄膜材料的折射率数据，并结合光学干涉原理和光程差的测量结果，才能准确计算出薄膜的厚度信息。
综上所述，膜厚测试原理是基于光学干涉原理，通过测量光程差和考虑薄膜材料的折射率，来推断薄膜的厚度信息。
膜厚测试原理是一种常见的薄膜材料测试方法，具有重要的理论和实际意义，对薄膜材料的生产和应用具有重要的指导作用。
薄膜厚度自动测量课程设计
薄膜厚度自动测量课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解薄膜厚度测量的基本原理，掌握相关物理概念；2. 学生能掌握自动测量薄膜厚度的实验方法和步骤；3. 学生了解影响薄膜厚度测量准确性的因素，并学会分析。
技能目标：1. 学生能够独立操作薄膜厚度自动测量仪器，完成实验操作；2. 学生能够运用数据处理软件对测量数据进行处理，并绘制相应的图表；3. 学生能够运用所学知识解决实际测量中遇到的问题，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对科学研究的兴趣和热情；2. 学生养成严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性；3. 学生能够认识到薄膜厚度测量在现代科技领域的重要意义，提高社会责任感。
课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，注重理论与实践相结合，培养学生的实验操作能力和科学思维。
学生特点：高二学生已具备一定的物理知识基础，具有较强的学习能力和动手操作能力，对现代科技领域具有浓厚兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生在掌握薄膜厚度自动测量知识的基础上，提升综合素养。
二、教学内容1. 薄膜厚度测量原理：介绍光的干涉法、超声波法等薄膜厚度测量方法，重点讲解干涉法的原理和操作步骤。
教材章节：第二章第四节《光的干涉及其应用》2. 自动测量系统组成：分析自动测量薄膜厚度系统的硬件和软件组成部分，如传感器、控制器、数据采集卡、数据处理软件等。
教材章节：第三章第二节《传感器及其应用》3. 实验操作步骤：详细讲解薄膜厚度自动测量的实验步骤，包括样品准备、仪器调试、数据采集和结果分析等。
教材章节：第四章《物理实验》4. 影响因素分析：讨论影响薄膜厚度测量准确性的因素，如温度、湿度、样品表面平整度等，并提出相应的解决方法。
教材章节：第二章第五节《实验误差及其分析》5. 数据处理与图表绘制：介绍使用数据处理软件（如Excel、Origin等）对测量数据进行处理、分析，并绘制相应的图表。
膜厚仪作业指导书
膜厚仪作业指导书引言概述：膜厚仪是一种用于测量材料薄膜厚度的仪器，广泛应用于电子、光学、材料等领域。
正确操作膜厚仪对于保证测量结果的准确性至关重要。
本文将详细介绍膜厚仪的操作指导，帮助用户正确使用膜厚仪。
一、仪器准备1.1 确保膜厚仪处于稳定平整的工作台上，避免仪器晃动影响测量结果。
1.2 检查膜厚仪的电源线是否接好，仪器是否处于待机状态。
1.3 确保膜厚仪的探测头干净无污染，避免影响测量结果。
二、样品准备2.1 将待测样品放置在膜厚仪的测量台上，确保样品表面平整。
2.2 根据样品的材料和厚度选择合适的测量模式和参数。
2.3 避免样品表面有氧化层或其他污染物，影响测量结果的准确性。
三、测量操作3.1 打开膜厚仪的电源，等待仪器初始化完成。
3.2 选择合适的测量模式和参数，开始进行测量。
3.3 等待测量结果稳定后记录数据，并对数据进行分析和处理。
四、数据处理4.1 将测量得到的数据保存在电脑或其他存储设备中，以备后续分析和比对。
4.2 对测量数据进行统计分析，得出样品的平均厚度和误差范围。
4.3 根据测量结果调整样品制备或工艺参数，以提高样品的质量和性能。
五、仪器保养5.1 定期清洁膜厚仪的探测头和测量台，避免污染影响测量结果。
5.2 定期校准膜厚仪的测量精度，确保测量结果的准确性。
5.3 注意膜厚仪的使用环境，避免高温、潮湿等情况对仪器造成损坏。
结语：正确的操作膜厚仪对于保证测量结果的准确性至关重要。
希望本文的操作指导能够帮助用户正确使用膜厚仪，提高测量效率和准确性。
同时，定期对膜厚仪进行维护和保养，可以延长仪器的使用寿命，保证测量结果的可靠性。
膜厚仪作业指导书
膜厚仪作业指导书引言概述：膜厚仪是一种用于测量材料表面薄膜厚度的仪器。
它在材料科学、化学工程、电子工程等领域中被广泛应用。
本文将详细介绍膜厚仪的使用方法和操作技巧，以帮助用户正确操作膜厚仪，获得准确的薄膜厚度测量结果。
一、准备工作1.1 确定测量目标：在使用膜厚仪之前，首先要明确测量的目标是什么。
确定要测量的薄膜材料种类、尺寸和位置等信息，以便正确设置仪器参数。
1.2 仪器校准：在进行测量之前，务必进行仪器的校准。
校准过程可以根据仪器的使用说明书进行，确保仪器的准确性和稳定性。
1.3 样品准备：将待测的薄膜样品准备好，确保其表面干净无杂质。
可以使用适当的清洁剂和纯净水进行清洗，并在测量前确保样品表面干燥。
二、仪器操作2.1 打开仪器：按照膜厚仪的使用说明书，正确打开仪器电源。
在仪器启动后，等待一段时间，使其稳定工作。
2.2 设置参数：根据测量目标，设置仪器的参数。
包括膜厚范围、测量模式、测量角度等。
确保参数的设置符合待测样品的特性。
2.3 放置样品：将样品放置在膜厚仪的测量台上。
确保样品与测量台接触良好，避免产生误差。
根据需要，可以使用夹具或胶片固定样品。
三、测量操作3.1 开始测量：按下仪器上的测量按钮，开始薄膜厚度的测量。
在测量过程中，保持仪器的稳定，避免外部干扰。
3.2 多次测量：为了提高测量结果的准确性，可以进行多次测量。
根据需要，可以选择自动测量模式或手动测量模式。
手动测量时，需要在每次测量前重新放置样品。
3.3 记录结果：测量完成后，将测量结果记录下来。
包括薄膜厚度的数值和单位，以及测量的时间和日期等信息。
可以使用电子表格或纸质记录表进行记录。
四、数据处理4.1 数据分析：根据测量结果，进行数据分析。
可以使用统计方法计算平均值、标准差等统计量，以评估测量结果的可靠性。
4.2 结果比较：将测量结果与预期值进行比较。
如果结果与预期值有较大偏差，需要检查仪器的操作和样品的准备是否存在问题。
物理实验技术中的光学薄膜的制备与质量测量方法
物理实验技术中的光学薄膜的制备与质量测量方法光学薄膜是一类薄如蝉翼的膜状材料，广泛应用于光学领域的各个方面，如光学器件、光学仪器、光学传感等。
光学薄膜的制备与质量测量是光学领域的重要研究内容。
在本文中，我将介绍光学薄膜的常用制备方法和质量测量方法。
一、光学薄膜的制备方法1. 蒸发法蒸发法是最常用的光学薄膜制备方法之一。
该方法通过在基底表面蒸发材料，使其凝聚形成薄膜。
蒸发法的优点是简单易行，但在薄膜厚度和均匀性控制方面较为困难。
2. 溅射法溅射法利用高能粒子轰击源材料，使其散射沉积在基底上形成薄膜。
溅射法制备的薄膜具有较好的质量和均匀性，适用于大面积薄膜的制备。
3. 离子束法离子束法通过利用加速离子束轰击源材料，使其沉积在基底上形成薄膜。
离子束法相较于蒸发法和溅射法，能够实现更高的薄膜质量、更好的精确控制和厚度均匀性。
二、光学薄膜的质量测量方法1. 反射率测量反射率测量是一种常用的光学薄膜质量测量方法。
通过测量入射光与薄膜的反射光强，可以得到薄膜的反射率。
反射率测量可以评估薄膜的透明性和光学性能。
2. 损耗角测量损耗角测量是一种常用的光学薄膜质量测量方法，用于评估薄膜的波导性能。
该方法通过测量入射角度和波导模式条件下的损耗，来评估薄膜的质量。
3. 色散测量色散测量是一种对光学薄膜的色散性能进行测量的方法。
色散性能是指材料在不同波长下折射率的变化情况。
通过测量薄膜的色散性能，可以评估其光学薄膜的质量。
4. 厚度测量测量薄膜的厚度是光学薄膜质量测量中的重要环节。
常用的厚度测量方法有交叉干涉法、椭偏法、倍频法等。
这些方法通过测量薄膜的厚度，来评估薄膜的质量和均匀性。
总结光学薄膜的制备与质量测量是光学领域的重要研究内容。
在制备方法方面，蒸发法、溅射法和离子束法是常用的制备方法，每种方法都有其特点和适用范围。
在质量测量方面，反射率测量、损耗角测量、色散测量和厚度测量等方法可以评估光学薄膜的质量和性能。
这些方法在实验研究和工程应用中都发挥了重要的作用，为光学薄膜的制备与应用提供了基础支撑。
薄膜物理膜厚的测量与监控
膜厚定义
表2-8膜厚的测试方法
测试手段
测试方法
形状膜厚 质量膜厚 物性膜厚
机械方法
触针法，测微计法
光学方法
多次反射干涉法，双光线干涉法
其他方法
电子显微镜法
质量测定法、 化学天平法，微量天平法．扭力天平法，石英 原子数测定法 晶体振荡法,比色法、X射线荧光法，离子探针
法、放射性分析法
电学方法 光学方法
一、膜厚的分类
薄膜通常是在基板的垂直方向上所堆积的1～104的原子层或分子 层。在此方向上，薄膜具有微观结构。
理想的薄膜厚度是指基片表面和薄膜表面之间的距离。
图2-30是实际表面和平均表面的示意图。平均表面是指表面原子 所有的点到这个面的距离代数相等于零，平均表面是一个儿何概念。
• 通常，将基片一侧的表面分子的集合的平均表面称为基 片表面Ss； • 薄膜上不与基片接触的那一侧的表面的平均表面称为薄膜形状表面Sr； • 将所测量的薄膜原子重新排列，使其密度和块状材料相同且均匀分布 在基片表面上，这时的平均表面称为薄膜质量等价表面Sm； • 根据测量薄膜的物理性质等效为一定长度和宽度与所测量的薄膜相同
尺寸的块状材料的薄膜，这时的平均表面称为薄膜物性等价表面Sp。
由此可以定义：
(1)形状膜厚dr是Ss和ST面之间的距离； (2)质量膜厚dm是Ss和SM面之间的距离； (3)物性膜厚dP是Ss和SP面之间的距离。
形状膜厚dT是最接近于直观形式的膜厚，通常以μm为单位。dT只与表
当平行单色光面照射原到子薄膜(表分面子上时)有，从关薄膜，的并上、且下表包面含反射着回来薄的膜两束内光在部上结表面构相遇的后影，就响发生；干涉现象。 式薄使在中膜用此， 通 普 方t常通向为是仪上膜在器，厚质 它基，薄，板电膜消量a是的阻具除膜吸垂测有收直量微了厚系方精观数向度结薄d，上可构M膜R所达。反为堆±内薄映1积％膜的部~了与1±空～结％薄气1。0构界4膜的面的原中上子的影包层反或响射含分率(子。物如层质缺。 的陷多、少针，孔通、常变以形等μ)g；／cm2为单位， 图通如由中过果此线 测 波 可圈定程以2反差定和映等义物 结线反于：圈射半构性3光波的和膜或长输透的出外厚射奇反光数部相d特倍P连在结性，接的则。实构某两个束际无参光使直量相，互接用即削可弱关上测。系较定薄，有膜的主用厚要度，。取而决且于比薄较膜容的易性测质量(，如它电与阻薄率膜、内透部射
利用干涉仪观测薄膜厚度的实验技巧和误差处理
利用干涉仪观测薄膜厚度的实验技巧和误差处理引言：干涉仪是一种重要的实验装置，广泛应用于物理、化学和材料科学领域。
利用干涉仪观测薄膜厚度是一项常见的实验任务，该实验可以帮助我们研究材料的性质及其应用。
然而，在进行这项实验时，我们需要掌握一些实验技巧并进行误差处理，以确保实验结果的准确性和可靠性。
一、实验技巧1. 精准调节干涉仪：在进行薄膜厚度观测实验前，首先需要准确地调节干涉仪。
保证光源的稳定性，调节光路，使干涉图案达到最佳清晰度。
通过调节平台和镜片，使得主光束和参比光束之间的光程差达到相应的位置，从而获得明亮的干涉条纹。
2. 选择适当的薄膜和波长：在实验中，选择适当的薄膜和波长对薄膜厚度的观测非常关键。
根据实验需求，选择相应材料的薄膜，确保其透光性和稳定性。
同时，根据波长的选择，可以获得不同的干涉图案，从而提高观测的精度。
3. 采用对比法：为了准确测量薄膜的厚度，可以采用对比法。
通过在干涉仪中引入参比物，如空气，再与薄膜进行对比观测，可以获得更精确的结果。
二、误差处理1. 环境因素的影响：在实验中，环境因素对薄膜厚度观测的影响是不可忽视的。
例如，温度的变化会导致材料膨胀或收缩，从而影响薄膜的厚度。
因此，在实验过程中，应尽量控制环境的稳定性，并进行相应的修正计算，以减小环境因素的误差。
2. 灵敏度的限制：干涉仪的灵敏度是一个重要的误差来源。
在实验中，当干涉条纹较为稀疏时，对于薄膜厚度的测量会增加一定的难度。
为了提高灵敏度，可以增加光源的亮度、增加观测时间或使用更高分辨率的干涉仪。
同时，还可以利用图像处理技术进行干涉条纹的增强，减小灵敏度误差。
3. 技术误差的影响：在实验中，由于设备和人为因素的限制，难免会产生一些技术误差。
例如，位移测量误差和刻度误差等。
为了减小技术误差的影响，可以使用更精密的测量工具，对干涉仪进行定期校准，培训实验人员掌握正确的操作方法。
结论：利用干涉仪观测薄膜厚度是一项重要且常见的实验任务，通过精准调节干涉仪、选择适当的薄膜和波长以及采用对比法，可以获得准确的结果。
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由此可以定义：
(1)形状膜厚dr是Ss和ST面之间的距离； (2)质量膜厚dm是Ss和SM面之间的距离； (3)物性膜厚dP是Ss和SP面之间的距离。
形状膜厚dT是最接近于直观形式的膜厚，通常以μ m为单位。dT只与表 面原子(分子)有关，并且包含着薄膜内部结构的影响； 质量膜厚dM反映了薄膜中包含物质的多少，通常以μ g／cm2为单位， 它消除了薄膜内部结构的影响(如缺陷、针孔、变形等)； 物性膜厚dP在实际使用上较有用，而且比较容易测量，它与薄膜内部 结构和外部结构无直接关系，主要取决于薄膜的性质(如电阻率、透射
率等)。种定义的膜厚往往满足下列不等式：
dT dM dP
膜厚定义
表2-8膜厚的测试方法
测试手段
测试方法
形状膜厚 质量膜厚 物性膜厚
机械方法
触针法，测微计法
光学方法
多次反射干涉法，双光线干涉法
其他方法
电子显微镜法
质量测定法、 化学天平法，微量天平法．扭力天平法，石英 原子数测定法 晶体振荡法,比色法、X射线荧光法，离子探针
2．电容法
电介质薄膜的厚度可以通过测量它的电容量来确定。根据这一原理 可以在绝缘基板上，按设计要求先淀积出叉指形电极对，使之形成平板 形叉指电容器。当未淀积介质时，叉指电容值主要由基板的介电常数决 定。而在叉指上淀积介质薄膜后，其电容值由叉指电极的间距和厚度， 以及淀积薄膜的介电系数决定。只要用电容电桥测出电容值便可确定淀
由于材料的电阻率(或者电导率)通常是与整块材料的形状有关的一
个确定值，如果认为薄膜的电阻率与块材相同，则可由下式确定膜厚，
即
t
（2-79）
RS
式中，Rs为正方形平板电阻器沿其边方向的电阻值，该Rs值与正方形的尺 寸无关，常称为方电阻或面电阻，简称方阻，单位为Ω /□。方阻是在实
际上经常使用的一个参数。
因此，采用电桥法或欧姆表直接 测试出阻值监控片上的淀积薄膜的方 电阻值，便可根据式(2-79)得出膜厚值。
用电桥法测量电阻的原理如图232所示。采用电阻法测量的薄膜电阻 值范围介于几分之一欧至几百兆欧之 间，一候达到设计电阻值时，通过继 电器控制电磁阀挡板，便可立即停止 蒸发淀积。使用普通仪器，电阻测量 精度可达±1％~ ±0.1％。由于准确确 定薄膜的ρ值有困难，所以用电阻法测 得的膜厚仍有一定误差。通常为＞±5 ％左右。
利用上述原理制成的石英晶体膜厚监控仪国产型号有MSB-1型、SKlA(B)型等用于电阻或电子束蒸发设备上，监控金属、半导体和介质薄膜 的厚度。
该方法最高灵敏度是20Hz左右，换算为石英晶体的质量膜厚为1.2nm。
三、电学方法
1．电阻法
• 由于电阻值与电阻体的形状有关，利用这一原理来测量膜厚的方法称 电阻法。 • 电阻法是测量金属薄膜厚度最简单的一种方法。 • 由于金属导电阻的阻值随膜厚的增加而下降，所以用电阻法可对金属 膜的淀积厚度进行监控，以制备性能符合要求的金属薄膜。 • 但是，随着薄膜厚度的减小，电阻增大的速率比预料的要大。
法、放射性分析法
电学方法 光学方法
电阻法、电容法、涡流法、电压法 干涉色法、椭圆偏振法、光吸收法
二、称量法
1．微量天平法 所使用的天平必须满足专门的要求，具有足够的灵敏度。
如果积分堆积量(质量)为m，蒸镀膜的密度为ρ ，基片上的蒸镀面 积为A，其膜可由下式确定
t m
A
（2-70）
式中，ρ 一般采用块材的密度值。
积的膜厚。
3．电离式监控计法
电离式监控计是基于电离真空计的工作原理，在真空蒸发过程中， 蒸发物的蒸气通过一只类似B-A规式的传感规时，与电子碰撞并被电离， 所形成离子流的大小与蒸气的密度成正比。由于残余气体的影响，传感 规收集到的离子流由蒸发物蒸气和残余气体两部分离子流组成。
如果用一只补偿规测出残余气体离子流的大小，并将两个规管的离 子流送到差动放大器，再通过电路补偿消除残余气体的离子流，这样得 到的差动信号就是蒸发物质的蒸发速率信号，利用此信号可以实现蒸发 速率的测量与控制。
一、膜厚的分类
薄膜通常是在基板的垂直方向上所堆积的1～104的原子层或分子 层。在此方向上，薄膜具有微观结构。
理想的薄膜厚度是指基片表面和薄膜表面之间的距离。
图2-30是实际表面和平均表面的示意图。平均表面是指表面原子 所有的点到这个面的距离代数相等于零，平均表面是一个儿何概念。
• 通常，将基片一侧的表面分子的集合的平均表面称为基 片表面Ss； • 薄膜上不与基片接触的那一侧的表面的平均表面称为薄膜形状表面Sr； • 将所测量的薄膜原子重新排列，使其密度和块状材料相同且均匀分布 在基片表面上，这时的平均表面称为薄膜质量等价表面Sm； • 根据测量薄膜的物理性质等效为一定长度和宽度与所测量的薄膜相同
2. 石英晶体振荡法 这是一种利用改变石英晶体电极的微小厚度，来调整晶体振荡
器的固有振荡频率的方法。利用这一原理，在石英晶片电极上淀积薄 膜，然后测其固有频率的变化就可求出质量膜厚。由于此法使用简便， 精确度高，已在实际中得到广泛应用。此法在本质上也是一种动态称 重法。
振荡频率变化与薄膜质量膜厚之间关系的基本公式：
df v2 m dx N
df 为振荡频率变化， dx为质量膜厚
这种测膜厚方法的优点是测量简单，能够在制膜过程中连续测量膜 厚。而且由于膜厚的变化是通过频率显示，因此，如果在输出端引入时 间的微分电路，就能测量薄膜的生长速度或蒸发速率。其缺点是，测量 的膜厚始终是在石英晶体振荡片上的薄膜厚度。并且每当改变晶片位置 或蒸发源形状时，都必须重新校正，若在溅射法中应用此法测膜厚，很 容易受到电磁干扰。此外，探头(石英晶片)工作温度一般不允许超过80℃， 否则将会带来很大误差。
第二章
真空蒸发镀膜
2—5 膜厚和淀积速率的测量与监控
薄膜的性质和结构主要决定于薄膜的成核与生长过程，实际上受 许多淀积参数的影响，如淀积速率、粒子速度与角分布、粒子性质、衬 底温度及真空度等。因此，在气相沉积技术中为了监控薄膜的性质与生 长过程，必须对淀积参数进行有效的测量与监控。在所有沉积技术中， 淀积速率和膜厚是最重要的薄膜淀积参数。