薄膜厚度测试.pptx

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。
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
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
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。
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。
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, g/cm3