薄膜厚度测试

什么是薄膜

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、液体薄膜和固体 薄膜。
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
薄膜厚度的测量
主讲人：梁俊辉
摘 要


此课题的意义 什么是薄膜 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
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，薄膜的电阻率、霍尔系数、光反 射率等性质都会有所不同。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。
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
光 法
偏 光 法
全 息 法
X
不同测量方法的区别

不同测量方法对膜厚的不同定义：
基片表面为S，薄膜的不在基片那一侧表面 的平均表面称为薄膜的形状表面ST；将基片上 构成薄膜的全部原子重新排列，使其密度与块 状材料完全一样，而且均匀的分布在基片表面上， 把此时得到的表面称为薄膜的质量表面SM ；在测量了薄膜的 物理特性后，把具有同样物理性质而且宽度与长度与薄膜是 一样的块状材料的表面称为薄膜物性表面SP 。 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
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。 • 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 变成电信号——直接进行读数或由记录仪画出 表面轮廓曲线。


• 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。
Hale Waihona Puke Baidu
优点 缺点 1. 迅速测定薄膜的 1. 不能记录表面上比探 厚度及分布 针直径小的窄裂缝、 2. 可靠直观 凹陷 3. 具有相当的精度 2. 由于触针的尖端直径 很小，易将薄膜划伤、 损坏 使用范 应用于较高硬度的薄膜。面对柔软薄膜则 围 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。
石英晶体振荡法
测量原理：基于石英晶体的振荡频率随其质量而 变化的特性。石英晶体具有压电效应，利用该特 性可制成高Q值的电子振荡器。 其谐振频率f与晶体厚度t关系

v是在厚度t方向上波长为λ 的弹性横波的传播速 度

Gq为石英晶体的切变模量；ρq 为石英晶体的密度， 约2.65 g/cm3
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