率为极小值,当透射率为极小值时,反射率则相反。它们的极值点是同时发生的,所对应的膜厚也相同。因此,记录透射率在淀积过程中经过极值点的次数,同样可以监控淀积膜的厚度。
需要指出,金属薄膜在可见光范围内吸收性很强,无法观察出极值点。因此,这种方法不适用于测定或监控金属薄膜。
3.等厚干涉条纹法
如果在楔形薄膜上产生单色干涉光,在一定厚度下就能满足最大和最小的干涉条件,因此,能观察到明暗相间的平行条纹。这已成为膜厚测量的标准方法。如果厚度不规则,则干涉条纹也呈现不规则的形状。
图2-36是这种测量方法的示意图。产生干涉的膜层是由一小角度的两块光学平板之间的空气隙所形成,其中一块蒸镀有被测薄膜,并在其表面上形成台阶,两块平板上都蒸镀有相同材料的金属薄膜。由于两者之间间隔很小,于是干涉条纹就非常窄。如图2-37所示,如果L是条纹间距,△L是条纹的位移,则薄膜厚度可由下式给出
?L?t??
L2式中,?是单以光的波长。
图1-17 等厚干涉条纹法原理 图1-18 在薄膜台阶处干涉条纹的位移
五、触针法
这种方法在针尖上镶有曲率半径为几微米的蓝宝石或金刚石的触针,使其在薄膜表面上移动时,由于试样的台阶会引起触针随之作阶梯式上下运动。再采用机械的、光学的或电学的方法,放大触针所运动的距离并转换成相应的读数,该读数所表征的距离即为薄膜厚度。例如,触针钻石探头半径为0.00254mm,测试时与样品的接触压力约0.1g。
1.差动变压器法
利用差动变压器法放大触针上下运动距离的原理如图1-19(a)所示。图中线圈2和线圈3的输出反相连接。由于铁芯被触针牵动随触针上下移动,此时,线圈2和线圈3输出差动电信号,放大此信号并显示相应于触针运动距离的数值。
2.阻抗放大法
阻抗放大法的原理如图1-19(b)所示。由于触针上下运动使电感器的间隙d发生相应的变化时,感抗随之变化,导至线圈阻抗改变。再利用放大电路放大并显示该阻抗的变化量,即可表征触针上
下运动的距崞。
图1-19 触针测厚计的传感器 触针式膜厚测量法广泛
(a)差动变压器法 (b)阻抗法 用于硬质膜厚的测量,其精度
比多光束干涉法精确。但应注
意以下几个方面,因为它直接影响触针法的应用与精度:
(1)由于触针尖端的面积非常小,会穿透铝膜等易受损伤的软质膜,并在其上划出道沟,从而产生极大的误差;
(2)基片表面的起伏或不平整所造成的“噪声”亦会引起误差;
(3)被测薄膜与基片之间,必须要有膜一基台阶存在,才能进行测量。