薄膜厚度的監(jiān)控ppt課件-在線瀏覽
2025-06-20 05:21本頁面
【正文】 比預(yù)期的慢，導(dǎo)致的原因是膜層的邊界效應(yīng)、薄膜與塊材之間的結(jié)構(gòu)差異以及殘余氣體的影響。就是這樣，電阻法在電學(xué)鍍膜中還是常被使用的。因此，它是一種薄膜質(zhì)量測量方法，它也被稱為質(zhì)量微天平。 石英晶體振蕩器的預(yù)期靈敏度可高達(dá) 109g/cm2，對于密度為 1g/cm3的材料，其對應(yīng)的物理厚度大致為 。 石英晶體的壓電效應(yīng)的固有頻率不僅取決于晶體的幾何尺寸和切割類型，而且還與厚度 d相關(guān)，即： f=N/d， N是與晶體的幾何尺寸和切割類型相關(guān)的頻率常數(shù)。 AT切割的晶體的振動頻率對質(zhì)量的變化特別敏感，但對于溫度變化（在－ 40度到 90度范圍溫度系數(shù)大致在 10－ 6/度），這個特性使得石英晶體特別適合于薄膜的質(zhì)量控制。負(fù)號表示頻率隨厚度的增加而減小。 6 上式表明， Δf與 f的平方成正比。在沉積過程中，晶體振蕩的頻率不斷下降，根據(jù)上面公式計算的厚度變化時， f應(yīng)修正為晶體與沉積薄膜質(zhì)量的共振頻率。為了保證振蕩器工作穩(wěn)定和保持較高的靈敏度，晶體上的膜層鍍到一定厚度后就要清洗，或更換晶體頭。一般情況下，利用石英晶體監(jiān)控可以達(dá)到 2～ 3％左右的物理厚度精度，對于大多數(shù)光學(xué)薄膜設(shè)計是足夠了。 該方法的缺點是：晶體直接測量薄膜的質(zhì)量而不是光學(xué)厚度，對于監(jiān)控密度和折射率顯著依賴于沉積條件的薄膜材料，要得到良好的重復(fù)性比較困難。 值得注意的是在實際使用中，針對薄膜密度與塊材密度的不同或不知膜層的密度，對石英晶體膜厚測量儀的測量的膜厚要進行校正。 8 晶體振蕩膜厚儀實例 用途：適用于一般物理氣相沉積（ PVD）過程，可精密的檢測鍍膜過程中每秒 ，并準(zhǔn)確的掌握每一埃的沉積厚度。 薄膜的干涉 圖像 11 如上圖所示，在折射率為 n2的基板上沉積了一層折射率為 n1厚度為 d1的薄膜，當(dāng)一入射光從空氣往薄膜入射時，由于空氣與薄膜界面以及薄膜與基片界面的兩個界面的反射光產(chǎn)生干涉，因此反射光會隨不同的光學(xué)波長以及不同的薄膜物理厚度生成不同的干涉條紋。因此，基片鍍膜以后，各個波長的反射光強度就不相等，因而帶有不同的干涉色彩，不同的膜厚有不同的顏色，因此可以根據(jù)薄膜干涉色的變化來監(jiān)控介質(zhì)膜的厚度。 應(yīng)當(dāng)注意的是，用目視法觀察透射光的顏色變化是不成功的。這時，帶來的問題是照明光源和觀察眼睛必須保持一定的角度。 12 五、極值法 極值法的控制原理： 薄膜的透射光或反射光強度是隨薄膜厚度的變化而變化的，當(dāng)薄膜的光學(xué)厚度在四分之一和二分之一光學(xué)波長厚度時，薄膜的透射、反射光譜會出現(xiàn)極值，右圖時不同折射率材料的薄膜的反射、透射率隨光學(xué)厚度的變化曲線。 由于在極值點附近，膜厚的變化對反射或透射光譜的改變并不靈敏，這是該方法原理上固有的缺陷。調(diào)制板應(yīng)直接安裝在光源的后面，而單色濾光片必須放在鍍膜機出射窗口的后面，探測器的前面。另外還需注意光電倍增管的靈敏度隨波長的不同會變化，因此要選擇在光電倍增管靈敏度高的光學(xué)波長
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