薄膜厚度测试

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/12/27,#,单击此处编辑母版标题样式,薄膜厚度的测量,1,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,2,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。,3,什么是薄膜,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。,4,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,5,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,S,T,；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,S,M,；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,S,P,。,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,d,T,，,质量膜厚,d,M,，,物性膜厚,d,P,6,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,。,7,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,d,T,。,8,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。,9,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,的弹性横波的,传播速度,Gq,为石英晶体的切变模量；,q,为石英晶体的密度，约,2.65,g/cm,3,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,Thanks for your attention,25,