單層膜的厚度可使用分光光譜儀輕易測量。不過請注意,這僅在薄膜厚度介於約 0.3 到 60 μm 範圍內可行,且需要薄膜材質的折射率以進行測量。

首先我將說明薄膜厚度測量相對於反射測量的原理。光以特定角度撞擊薄膜時,從入射表面 (A) 反射的光,和從對向表面 (B) 反射的光之間會產生干涉,如圖 1 所示,且會產生圖 2 所示的波狀干涉光譜。計算特定波長範圍內干涉光譜中的峰 (或低谷) 數量,便可以使用表示式 (1) 計算薄膜厚度。

在此「d」為薄膜厚度,「Δm」為用於計算的波長範圍內的峰數量,「n」為折射率,「θ」為相對於樣品的入射角度,且「λ1」和「λ2」為用於計算的波長範圍之開始和結束波長。

 

若使用選購的薄膜厚度測量軟體,直接設定用於計算的波長範圍和折射率,就可輕易計算薄膜厚度,如圖 2 所示。圖 2 所示的「Peak SD」值是薄膜厚度計算準確度的指標,而計算範圍依據此數值決定。

如圖 3 和圖 4 所示,較薄的膜之波形間距較長,而較厚的膜則較短。

 

若薄膜位於不透明基質上,例如晶圓,可使用反射測量以測量其厚度。若薄膜位於透明基質上,或者僅分析薄膜本身,可使用透射測量以測量其厚度。在薄膜厚度測量中,薄膜的表面必須乾淨且具有鏡面拋光。無法測量具有粗糙表面的樣品。

 

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