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膜厚测量原理(一)-薄膜

发布时间:2023-02-01 16:41:35 浏览量:2665 作者:Alex

摘要

薄膜,对许多以技术工艺为基础的行业是较为重要的。为了实现设计功能,薄膜必须有合适的厚度,成分,粗糙度,和特定应用的其它重要特性。这些特性往往需要在薄膜的制造过程之中或之后测量。光学和探针测量是薄膜测量的两种主要类型。


正文


膜厚测量原理(一)-薄膜


沉积在另一种物质表面的非常薄的物质层,即薄膜,对许多以技术工艺为基础的行业是较为重要的。薄膜被广泛地用于导体之间的钝化绝缘层、防扩散层、以及防划痕和磨损的硬涂层。集成电路就主要由一系列薄膜的沉积和选择性的去除组成。


常见应用中的薄膜厚度从几个原子(<1纳米或 0.0001微米)到100微米 (人头发的宽度)。薄膜可以通过许多不同的过程形成,包括包括旋转涂膜、真空蒸镀、溅射、气相沉积和浸涂。


为了实现设计功能,薄膜必须有合适的厚度,成分,粗糙度,和特定应用的其它重要特性。这些特性往往需要在薄膜的制造过程之中或之后测量。光学和探针测量是薄膜测量的两种主要类型。


探针测量是通过监测精密探针划过薄膜表面的偏移测量薄膜厚度和粗糙度。探针测量受限于速度和精确度,而且测量时要求薄膜和耐底之问有一个“台阶”。探针测量常常是不透明薄膜,如金属薄膜的较佳测量方法。


光学测量是通过测量薄膜与光相互作用来决定薄膜特性。光学方法可以测量薄膜的厚度、粗糙度及光学常数。光学常数用来描述光通过某种物质时的传播和反射。光学常数可以和材料的其他参数,如成分和带隙联系起来。


由于光学测量方法准确,无破坏,只需很少或无需专门样品,光学测量法常常是薄膜测量的较佳方法。常见的两种光学测量法是光谱反射法和椭偏法。光谱反射法测量一定波长内光线查直人射到样品表面时,薄膜衣面反射回来的光。椭偏法则测量非垂直入射光的两种不网的偏振。总的来说,光谱反射法比椭偏法简单、经济得多,但是局限于测量比较不复杂的结构。


光学常数 (n和k)描述光如何通过薄膜传播。在某个时间光穿过一种物质的电磁场可以简单表示为:



其中x:距离,λ:光波长,n和k:薄膜相应的折射率和消光系数。折射率是光在物质和真空中传播速度的比值。消光系数是测量光在物质中被吸收了多少。


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