薄膜厚度检测原理及系统

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薄膜厚度检测原理及系统

摘要:本文对目前常用的薄膜厚度光学测量方法进行了深入的研究和讨论,总结并归纳了每一种测量方法的优缺点、以及使用条件。基于原子力显微镜的薄膜厚度检测系统,该系统得到薄膜厚度,能够精确测量各种不同性质的薄膜的厚度。关键词:薄膜厚度;测量;原子力显微镜

Abstract: In this paper, the advantage and disadvantage, usable condition of many usually used optical measurement methods of thin film thickness which are analyzed and discussed in detail ,are been summarized. A measuring system of film thickness based on atomic force microscope has been developed, based on this system could measure the thickness of various films.

Key words:film thickness ; measurement; AFM

1引言

随着科技的发展以及精密仪器等技术的迅速发展,薄膜技术的应用变得更为广泛,不仅在光学领域,也被广泛地应用于微电子技术、通讯、宇航工程等各种不同的领域。薄膜的厚度很大程度上决定了薄膜的力学性能,电磁性能,光电性能和光学性能,薄膜厚度又是薄膜设计和工艺制造的关键参数之一,为了制备出合乎要求的薄膜也离不开高精度的薄膜厚度检测,因此薄膜厚度的测量一直是人们密切关注和不断研究改进的课题。

在众多类检测方法当中,由于光学检测方法具有非接触性、高灵敏度性、高精度性、快速、准确、不损伤薄膜等优点,成为目前被应用最广泛的方法。在对薄膜厚度检测的理论中,按照测量方法所依据的光学原理进行分类,可分为干涉、衍射、透射、反射、偏振等方法,也可根据光源分为激光测量和白光测量[1]。目前,光谱法、椭圆偏振法和干涉法是人们讨论最多和应用最广泛的测量方法。随着光学薄膜的材料和制备技术的不断提高,传统的薄膜厚度的测量方法己经不能满足现代光学检测的需要。

2方法原理

本部分主要对几种常见的测量方法进行介绍,详细阐述各种方法的原理。

2.1光谱法

依据光的干涉理论,薄膜与基底,再到薄膜界面上的光束的透射或反射,引

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