隨著透明與非透明基板鍍膜工藝的發(fā)展，對(duì)膜層厚度的控制要求日益嚴(yán)格。

臺(tái)階儀作為一種常用的膜厚測(cè)量設(shè)備，在實(shí)際使用中需通過(guò)刻蝕方式制備臺(tái)階結(jié)構(gòu)，通過(guò)測(cè)量臺(tái)階高度進(jìn)行膜層厚度測(cè)量。費(fèi)曼儀器致力于為全球工業(yè)智造提供提供精準(zhǔn)測(cè)量解決方案，Flexfilm探針式臺(tái)階儀可以精確多種薄膜樣品的薄膜厚度。然而，刻蝕過(guò)程中若邊界處理不佳，會(huì)導(dǎo)致臺(tái)階不平行、測(cè)量誤差大、重現(xiàn)性差等問(wèn)題。為此，本文通過(guò)一系列對(duì)照試驗(yàn)，系統(tǒng)排查影響因素并提出改進(jìn)方法。

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臺(tái)階儀測(cè)試膜層方法

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膜層示意圖

測(cè)試前需將鍍膜樣品一側(cè)的膜層通過(guò)刻蝕去除，形成基準(zhǔn)面，與保留膜層的一側(cè)構(gòu)成臺(tái)階結(jié)構(gòu)。通過(guò)臺(tái)階儀測(cè)量高度差，從而得到膜層厚度。

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樣品浸泡方向?qū)y(cè)試結(jié)果的影響

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為了讓樣品膜層面和基準(zhǔn)面形成臺(tái)階，進(jìn)行測(cè)試，本研究采用一種耐刻蝕的膠帶，將已鍍膜的樣品一側(cè)用膠帶粘貼后，再放入能溶解膜層物質(zhì)的液體中進(jìn)行刻蝕（以粘貼了膠帶的一面作為測(cè)試面，以下簡(jiǎn)稱(chēng)Ｂ面）。

樣品制備圖示

玻璃基板Ｂ面朝上和朝下放置示意圖

使用耐刻蝕膠帶粘貼樣品一側(cè)（B面），放入刻蝕液中處理。分別將10個(gè)樣品B面朝上和10個(gè)朝下進(jìn)行刻蝕對(duì)比。結(jié)果表明：

刻蝕后測(cè)試圖像左：B面朝上；右：B面朝下

B面朝上：刻蝕后基準(zhǔn)面水平，膜層清除徹底，臺(tái)階清晰平行，數(shù)據(jù)偏差小（平均1112 ?，極差0.02%），重現(xiàn)性高。

B面朝下：刻蝕不徹底，基準(zhǔn)面傾斜，數(shù)據(jù)波動(dòng)大（平均1075?，極差0.12%），重現(xiàn)性差。

結(jié)論：刻蝕時(shí)應(yīng)將粘貼膠帶的一面（B面）朝上放置。

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膠帶粘貼方式對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

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樣品準(zhǔn)備

直接粘貼膠帶刻蝕會(huì)導(dǎo)致邊緣刻蝕不均勻，測(cè)試數(shù)據(jù)圖像臺(tái)階凹凸不平，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性不好，數(shù)據(jù)偏差大。大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：粘貼膠帶后，用刀片沿虛線劃開(kāi)并撕去部分膠帶（A部分），再進(jìn)行了刻蝕。測(cè)試樣品左側(cè)基準(zhǔn)面和膜層面之間形成的整齊的臺(tái)階， 得到膜層厚度值。

樣品測(cè)試圖像：左：未用刀片劃??；右：用刀片劃取過(guò)

劃取與不劃取膠帶后刻蝕數(shù)據(jù)對(duì)比圖

不劃取膠帶：平均值1128?，極差0.089%，4個(gè)數(shù)據(jù)超出控制規(guī)格（1110±30?）。

劃取后刻蝕：平均值1103?，極差0.032%，所有數(shù)據(jù)均在規(guī)格內(nèi)。

結(jié)論：粘貼膠帶后先劃去邊緣部分再刻蝕，可顯著提高測(cè)試的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。

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其他因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

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通過(guò)大量實(shí)踐表明：樣品表面清潔度也影響測(cè)量結(jié)果。尤其是膠帶邊緣殘留的污漬或酒精擦拭不徹底，會(huì)干擾測(cè)試，必須保證樣品表面潔凈無(wú)污染。

通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)，采用臺(tái)階儀測(cè)試膜層厚度的影響因素有：刻蝕時(shí)樣品放置方向（應(yīng)使粘貼面朝上）；膠帶處理方法（需用刀片劃取邊緣后再刻蝕）；樣品表面清潔度（需徹底清潔避免污染）。實(shí)施上述改進(jìn)措施后，膜層厚度測(cè)試的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性均得到顯著提升。

Flexfilm探針式臺(tái)階儀

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在半導(dǎo)體、光伏、LED、MEMS器件、材料等領(lǐng)域，表面臺(tái)階高度、膜厚的準(zhǔn)確測(cè)量具有十分重要的價(jià)值，尤其是臺(tái)階高度是一個(gè)重要的參數(shù)，對(duì)各種薄膜臺(tái)階參數(shù)的精確、快速測(cè)定和控制，是保證材料質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的重要手段。

• 配備500W像素高分辨率彩色攝像機(jī)
• 亞埃級(jí)分辨率，臺(tái)階高度重復(fù)性1nm
• 360°旋轉(zhuǎn)θ平臺(tái)結(jié)合Z軸升降平臺(tái)
• 超微力恒力傳感器保證無(wú)接觸損傷精準(zhǔn)測(cè)量

費(fèi)曼儀器作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的薄膜厚度測(cè)量技術(shù)解決方案提供商，Flexfilm探針式臺(tái)階儀可以對(duì)薄膜表面臺(tái)階高度、膜厚進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，保證材料質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率。

原文參考：《采用臺(tái)階儀測(cè)試膜層厚度時(shí)影響準(zhǔn)確性的方法改進(jìn)》

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