山东大学：空间科学与技术教学资源（实验课件）薄膜厚度的测量

实验三薄膜厚度的测量

实验三 薄膜厚度的测量

[实验目的]1.了解台阶仪的结构和工作原理2.利用台阶仪测量薄膜的厚度。[实验仪器]Xp-1型台阶仪

[实验目的] 1.了解台阶仪的结构和工作原理。 2.利用台阶仪测量薄膜的厚度。 [实验仪器] Xp-1型台阶仪

[实验原理]1.台阶仪工作原理光电池（PSPD）二极管激光发光器激光束探针磁力耦合线圈无摩擦蓝宝石轴承台阶仪测量的核心部分，称为激光反射悬臂梁

[实验原理] 1.台阶仪工作原理 台阶仪测量的核心部分，称为激光反射悬臂梁

工作原理：首先由激光源即一极管激光发光器发出激光，激光束通过和宝石轴承连体的镜面反射到一块两象限光电池上。这就组成了所谓的激光反射悬臂梁。其中光电池的作用是将反射的光信号转化为电信号，当然也可以将变化的光信号转变为电信号。测量原理：当探针在样品上进行接触式扫描时，由于样品表面的高低起伏从而使得探针随着样品表面也做高低起伏。由于探针的高低起伏就带动了蓝宝石轴承的倾斜度发生变化，从而使镜面倾斜度随着时刻发生变化，致使激光反射到光电池上的光斑位置时刻发生变化，变化的光斑位置产生变化的电信信号，通过对电信号的转换就会得到样品表面的高低形貌

工作原理： 首先由激光源即二极管激光发光器发出激光，激光束通过和 宝石轴承连体的镜面反射到一块两象限光电池上。这就组成了 所谓的激光反射悬臂梁。其中光电池的作用是将反射的光信号 转化为电信号，当然也可以将变化的光信号转变为电信号。 测量原理： 当探针在样品上进行接触式扫描时，由于样品表面的高低起伏 从而使得探针随着样品表面也做高低起伏。由于探针的高低起 伏就带动了蓝宝石轴承的倾斜度发生变化，从而使镜面倾斜度 随着时刻发生变化，致使激光反射到光电池上的光斑位置时刻 发生变化，变化的光斑位置产生变化的电信信号，通过对电信 号的转换就会得到样品表面的高低形貌

2.软件功能介绍Ambios Technology XP-2 Stylus Profiler中国区数据分析File Edit ViewTools Help扫描指令按钮快捷按钮Z.StooEngageZ轴控制按钮AMBiOSZSetupAnalysisScanTECNNOLOGYEngageSpeedZ轴逼近按钮扫描参数设置按钮IluminationCCD视屏明Dark4LighCCD视屏窗口暗度控制钮Rpd-tineDispaySraleVacuum扫描平台初O100%HomeC:ON花按钮ScanC50%COFFStage实时显示C25%图形比例ZoomLensMagnticationrocusCCD视屏Lo放大蓓数A控制接钮estagesCCD视屏fomngY+清晰度微Home公调按钮XYStages一Real Time Scan DisplayX会X+Coadinn样品台移动控制按钮LoadPositions样品台初实时显示窗口Y-始化按钮speed位置保存快捷按钮Wednesday, February 02, 2005StartAmbiosTechnology..“8:53AMN

2.软件功能介绍

AbiosTechnologyxp-2 Stylus ProfilerFileEditViewTools Help从电脑中打开已有数据Load Data FileOSSave Data File保存但前数据到电脑中STOP从电脑中打开一组点坐标数据吧Load Step FileAnalysisULUGYSave Step File保存Stepping测量时建立的测量点文件从电脑中打开导入已有的扫描参数文件Load Setup File将当前的扫面参数以文件形式保存到电脑当中Save Setup File退出XP操作软件ExitAmbiosxp- 2 Stylus ProfilerTechnologyFileEditViewToolsHelp扫描参数设置SetupUnitsos扫描数据纵横坐标单位选择按钮Graphing分析界面中纵横大小显示范围EUHNOLOGYu

口区AAabios Technologyxp-2Stylus Profiler1自动保存文件明对话框，选择"Auto save”点击Auto name'FileEditViewToolsHelp"OK"FileNane/Auto SaveZStageAutoCaveFAutoNameEngageAMThinFilm StressVAZ.ZCStitcht日XPSetcanNTip EngageEngage1Tip RetractFie Mame:XP 0C1.datSpeedLoad Position1SteppingORGenod针尖逼近时间调整llumination针尖抬高时间控制n薄膜应力测试，将沉膜前衬底扫描图形通过点击“Load Pre Stress File”调入,再点测量位置保存按钮1步击LoadPost StressFile调沉膜后的图形ondweh229.UUPS.(117]Load PootStresa FilcStipping模式激活按钳3步选择衬底的弹性常数Luad Pi Suvw FllearantnonnhitrnDataHn输入衬底的厚度；通过制备台阶测出膜厚，并将该厚度填入薄膜厚度2步DataRcoultoStroooTypc结果Wafor Thickrime fnan.数捷楼AycropcStrcss (MPa)FluTtiukr(Arauluuin)CnntntShnan(MPn)4步点击“Calculate"出结果CulateChStitchingXY点击“Base Profile”选取并调入已测得的数据Stages1步Real Time Scan DisplayFilesBace ProfileX+LoadingBasePlufle.Profile1LoadAnrenPintte7PositionsHintin Profile 3:Y-Profil 4:ahfr2步1点击“AppendProfile”选测兵调入要拼接的图形3步OKCancel点击“Stich”及"ok”拼图完成开始G回e》回品吧W2Mier14:48custoneAnbios..L-

SetupCalculationsScanAutoFunctionsParametersProfileType0.07(mm/sec)SpeedLength2.300(mm)6#有优程团磨塑设定最务好扌度的1/10.捍业垫森模究选择袭C100mictonsC10micronsStylus ForceFilter Lovel#DataPoints1.0mg130061n采集数设定点1234定通过洗下拉楼福力的选择般为福试警整尊可2m8较稳定中吉救整教聚劳奇设适5xSDataBlnpaayHaLYFieNameJ0LFy1_004dsMBnoPeANBTRONhekeodaPorduL200TauDase00o02.400ARX12SW2.100Flsare.wake the wtee tn wheMFS1.00031.500Wathatnt1,200SO0Stpe high30020200.02t0.0300.0so.0100.0150:000.0100.0500niotocnMoureAHecHitogramCon

区ADutaDiapIaEl.EALLTaslMelNICRON2037ANEETHDMFle Name1BLKT1k004doTeu Tme:12te.05NumbatotdataPoire120n135TeatDae:03-29-20002,400CuraonMRX81.221832.100W.150.0Riht.clickthe.mouze andX[431.2Melect thSize eursor1,000curaor iikeRIthe23159Deaawidi.200.01.500Daa Heoht: S21,200Sot Zoro OnCevisibl.BaelineLaSquvesFa900AddQea中GOC【明美汉同典KeretCalibratStep300StopDoteeSv8-tOr-phSsule2UnissRawDotacle.S+-300riat00350.050.0100.0150.0400.0450.0500.0MICRONHeodFightMouneBetealMeruFaorCuasor CoritrolHeight HatogramHighPaCoLowPanreutofDataXleEdiHelINERONOMIP[(8LK]1k_004.datNunberofdata Pointx1.200ANSETROMFile NaoTo poe. 359900LNGS-2351.200MRX[81.2ZnW150.01.000×[431.2M31325800DetaWidh:3so.0clickGO0buttonCoLaconsLeaat Squens FitCFseniaLavelaoAuao Lovel-LavarData200StepDetecttpDetecaoDisplGRaeDat200300.01500200.0250.0400.0s0.00.0100.01500450.0500.0MCHNHiedRigheMouseLetMounRowDateClickand dragMenuFaeCusor CoeHeightHistogramHighPossJ High Pose Cur OrHLowPamCutOf

实验操作步骤1.开机（请严格按照顺序操作）（1）开总电源并打开电脑主机及显示屏（2）等电脑完全打开后再打开测量仪电源开关（仪器背面）。（3）打开测量软件并初始化。关机是反向顺序2.将探针抬起，保证针尖的高度超过样品厚度后，将样品紧贴样品台放入。注意不要将样品直接放在针尖下方，而是通过移动样品台将样品移到针尖下方。3.将样品放到针尖下方后，降下探针使其逼近样品。注意一定控好探针下降的高度，使探针与样品之间要有一定的距离，以免者碰撞损坏探针。4.逼近后抬起针并找到要测的区域

[实验操作步骤] 1. 开机（请严格按照顺序操作） （1）开总电源并打开电脑主机及显示屏。 （2）等电脑完全打开后再打开测量仪电源开关（仪器背面）。 （3）打开测量软件并初始化 。 关机是反向顺序 2.将探针抬起，保证针尖的高度超过样品厚度后，将样品 紧贴样品台放入。注意不要将样品直接放在针尖下方， 而是通过移动样品台将样品移到针尖下方。 3.将样品放到针尖下方后，降下探针使其逼近样品。注意一 定控好探针下降的高度，使探针与样品之间要有一定的距 离，以免者碰撞损坏探针。 4.逼近后抬起针并找到要测的区域