MC方案｜MEMS制造中精確測(cè)量薄膜厚度的方法研究與比較

更新時(shí)間：2022-06-21 點(diǎn)擊次數(shù)：1829

目前，MEMS 發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、航空、航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。MEMS 種類繁多，如 MEMS 傳感器、MEMS 執(zhí)行器和光MEMS 等，而各種薄膜在MEMS制造加工工藝中充當(dāng)了重要角色。

根據(jù) MEMS 加工工藝需要，往往需要制作各種不同厚度的薄膜，薄膜厚度對(duì)工藝、后成型的器件性質(zhì)有至關(guān)重要的影響。隨著薄膜厚度的變化其性質(zhì)往往也出現(xiàn)不同，精確測(cè)量各種功能薄膜的厚度值在 MEMS 制造加工領(lǐng)域有非常重要的意義。

下面小編來(lái)介紹幾種測(cè)量薄膜厚度的方法研究和對(duì)比：

接觸式表面輪廓儀

利用觸針直接同樣品接觸的方式進(jìn)行測(cè)量，觸針以恒定的接觸力從樣品表面劃過(guò)從而得到樣品輪廓曲線，直接在此曲線上測(cè)量即可得到膜厚值，因此，測(cè)量時(shí)需存在一個(gè)膜層的臺(tái)階，利用電感測(cè)微儀和原子力顯微鏡測(cè)量膜厚時(shí)均有這種要求。觸針是以恒定的接觸力從樣品表面劃過(guò)，有可能損傷薄膜表面，要根據(jù)薄膜的硬度和后續(xù)工藝需求決定是否選用，對(duì) 10 nm ～ 100 μm 的厚度均可測(cè)量。

光譜橢偏儀或白光干涉膜厚儀

測(cè)量薄膜厚度時(shí)需要光束能透過(guò)薄膜層，到達(dá)基底層，然后返回探測(cè)器中，因此，該薄膜層需透光或部分波長(zhǎng)透光。是一種無(wú)損測(cè)量，但對(duì)膜層的透光性有要求，優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量相對(duì)較薄的膜層。

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電感測(cè)微儀

建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上，利用線圈的自感或互感系數(shù)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量( 主要是位移) 測(cè)量的儀器，基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的選擇對(duì)膜層厚度有一定影響，要盡量使基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)靠近。適用于硬度較高的膜層。

掃描電子顯微鏡

利用電子束在樣品表面掃描，激發(fā)出二次電子、背散射電子、X 射線等信號(hào)，檢測(cè)這些信號(hào)得到樣品表面形貌圖，一般會(huì)對(duì)樣品三維尺寸有要求，需觀察樣品的側(cè)面，測(cè)量大于0.7μm的膜厚時(shí)可采用，電子束對(duì)不導(dǎo)電的聚合物樣品會(huì)有損傷。

工具顯微鏡

利用光學(xué)原理將樣品成像經(jīng)物鏡投射至目鏡，將樣品放大成虛像，再進(jìn)行測(cè)量的儀器適用于較薄 (小于0,5 μm) 的膜層，大測(cè)量高度受掃描器伸縮能力的限制；分辨率相對(duì)較低，適用于μm 級(jí)膜層。