真空蒸鍍與膜厚測量儀測膜厚的實時監控原理
膜厚測量儀中薄膜的聲阻抗和密度是進行膜厚計算的關鍵參數。對于國內外公司生產的膜厚測量儀的軟件中已經具備一定數量材料的薄膜密度和聲阻抗,但主要是金屬和金屬化合物等無機材料,缺乏常用的有機半導體材料的參數,同時這方面數據也很難查到,基于以上事實特進行研究。可先假定使用一套已有數據,然后將測得膜厚與膜厚儀顯示的膜厚進行比較,通過數學軟件計算可以確定具體值。
真空蒸鍍與膜厚實時監控原理:
真空蒸發鍍膜法(簡稱真空蒸鍍)是在真空室中,加熱蒸發容器中待形成薄膜的原材料,使其原子或分子從表面氣化逸出,形成蒸汽流,入射到固體(稱為襯底或基片)表面,凝結形成固態薄膜的一種工藝。真空蒸發沉積技術屬于物理氣相沉積的一種。蒸發源是蒸發裝置的關鍵部件,根據蒸發源不同,真空蒸發鍍膜法又可以分為電子束蒸發源蒸鍍法、電阻蒸發源蒸鍍法、高頻感應蒸發源蒸鍍法、激光束蒸發源蒸鍍法等。
采用的是電阻蒸發源蒸鍍法。在蒸鍍薄膜時,在真空腔內安裝有膜厚儀探頭,時刻將腔室內薄膜生長速率、薄膜沉積的厚度反映出來。膜厚測量儀測量膜厚及生長速率采用的是晶體振蕩原理。晶體振蕩器是根據晶體的固有振蕩頻率隨其質量而變化的特性制造的。晶體的諧振基頻與晶體厚度t有如下關系:
J==v/A=v/2t;
式中,是在厚度t方向上波長為A的彈性橫波的傳播速度。如果在晶體上沉積一層薄膜,其密度為D,厚度為A,只要Af足夠小,則膜本身的彈性尚未起作用,其總體性能仍接近于晶體本身的彈性,因而可以認為晶體增加了厚度(Df/D)Af,其中D為晶體的密度。