薄膜物理膜厚的测量与监控

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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

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

《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

实验2.12利用白光干涉测定薄膜厚度测量
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

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

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

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

ATR_FTIR光谱法快速测定BOPP薄膜的厚度和定量
所采集的 BOPP 薄膜的 AT R- FT IR 光谱, 见图 1 a, 存在明显的噪音和基线漂移, 通常, 可采 用 Savit zky-Go lay 与 K arl N o rris 滤波器[ 5] 结合微分处理来过滤噪音, 消除基线漂移干扰。通过比 较, Kar l Nor ris 滤波器结合二阶微分处理效果理想, 见图 1 b。实因原始光谱的信号质量与样品光 谱特性、仪器参数设置和仪器硬件水平等诸因素有关, 故在应用滤波器时, 窗口宽度的选择有一定 的经验性, 一般来说, 较大的段长会造成信号失真, 较小的段间距, 滤噪效果不佳, 应尽可能用较小 的段长来建立理想的模型; 高分辨率的光谱宜选择较小的段间距, 反之, 选择较大的段间距。在本实 验中, 就所使用的仪器和测定的对象, 段长不宜大于 13。
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

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
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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。
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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,

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。
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