[發(fā)明專利]10～100μm固體薄膜厚度的測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310343976.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN103398662A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勝利;崔雪英;敖青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/06
• 分類號(hào): G01B11/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量固體薄膜的方法，具體涉及10～100μm固體薄膜厚度的測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

工業(yè)或?qū)嶒?yàn)室應(yīng)用的薄膜，其厚度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。薄膜的“尺寸效應(yīng)”影響到薄膜電阻率、霍爾系數(shù)、光反射率等性質(zhì)，關(guān)系到薄膜能否正常工作。

通常10～100μm薄膜厚度的測(cè)量方法有光透射、干涉、偏振、反射法等光學(xué)方法，但對(duì)于固體薄膜，此方法不適用；X射線測(cè)厚儀，掃描電鏡、臺(tái)階儀、全息法測(cè)試薄膜厚度精度高但是價(jià)格昂貴，操作較為繁瑣；超聲波測(cè)厚儀、渦流測(cè)厚儀等需要標(biāo)準(zhǔn)試樣，增加測(cè)量成本，儀器造價(jià)較高。但是價(jià)格昂貴、測(cè)試方法較麻煩，且普通光源無(wú)法滿足吸光材料的厚度測(cè)試條件。

對(duì)于10～100μm固體薄膜，特別是附著于基底的薄膜厚度測(cè)量，特別需要一種操作簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜、準(zhǔn)確度較高的測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供10～100μm固體薄膜厚度的測(cè)量方法及裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

10～100μm固體薄膜厚度的測(cè)量方法，利用兩片氧化鋁陶瓷夾片夾住裸露的薄膜或涂覆于基底上的薄膜，用繼電器或銣鐵硼磁鐵固定以?shī)A具夾持的氧化鋁陶瓷夾片，并置于維式硬度計(jì)的顯微鏡下觀察，氧化鋁陶瓷夾片豎直放置，所述薄膜與氧化鋁陶瓷夾片或基底之間存在襯度差異，利用顯微鏡的微分頭讀出兩片氧化鋁陶瓷夾片之間的距離或靠近薄膜兩側(cè)的氧化鋁陶瓷夾片與基底一側(cè)之間的距離，即為薄膜厚度。

所述薄膜為鐵酸鑭薄膜、錳酸鑭薄膜、鉻酸鑭薄膜、錳酸鋰薄膜或PVC薄膜，在顯微鏡下與氧化鋁陶瓷夾片有襯度差異，只要能看出氧化鋁的界面就可以測(cè)厚度；所述基底為氧化鋁、鋁箔或二氧化硅等非黑色的，對(duì)光的反射作用強(qiáng)，與薄膜形成襯度差，在顯微鏡下觀察能觀測(cè)到形貌，或是反光的光亮區(qū)。

所述薄膜的尺寸小于等于25mm×50mm。

所述基底有一平直邊，該平直邊與薄膜接觸，并與其中的一片氧化鋁陶瓷夾片平齊。

所述顯微鏡視場(chǎng)有100和400倍，其中，用100倍視場(chǎng)測(cè)量時(shí)，最終結(jié)果是原始結(jié)果的4倍。

所述薄膜厚度為形狀厚度，是薄膜的平均厚度；薄膜被夾持在兩片氧化鋁陶瓷夾片的中間時(shí)，薄膜的兩個(gè)側(cè)面與氧化鋁陶瓷夾片直接接觸，薄膜的形狀厚度即為真實(shí)厚度。

10～100μm固體薄膜厚度的測(cè)量裝置，包括由夾具夾持的兩片氧化鋁陶瓷夾片，所述的兩片氧化鋁陶瓷夾片之間夾有裸露的薄膜或涂覆于基底上的薄膜，所述薄膜與氧化鋁陶瓷夾片或基底之間存在襯度差異。

所述的兩片氧化鋁陶瓷夾片的兩側(cè)由繼電器或銣鐵硼磁鐵固定。

所述薄膜為鐵酸鑭薄膜、錳酸鑭薄膜、鉻酸鑭薄膜、錳酸鋰薄膜或PVC薄膜，所述薄膜的尺寸小于等于25mm×50mm。

所述基底為氧化鋁、鋁箔或二氧化硅，所述基底有一平直邊，該平直邊與薄膜接觸，并與其中的一片氧化鋁陶瓷夾片平齊。本發(fā)明的工作原理：

薄膜是吸光的，呈現(xiàn)黑色，而氧化鋁陶瓷夾片是白色的，本發(fā)明的氧化鋁陶瓷夾片邊界平直，棱角分明，與固體薄膜材料的襯度相差很大，相對(duì)于固體薄膜，氧化鋁陶瓷夾片在100光學(xué)放大后的顯微形貌清晰、易于分辨，如圖4，利用顯微鏡的微分頭即可讀出兩片氧化鋁陶瓷夾片之間的距離，即為薄膜厚度。

薄膜在顯微鏡下不易觀察到界面，而氧化鋁陶瓷夾片能清晰的觀察到邊界，本發(fā)明的氧化鋁陶瓷夾片邊界平直，棱角分明，與薄膜材料的襯度相差很大，相對(duì)于薄膜，氧化鋁陶瓷夾片在100光學(xué)放大后的顯微形貌清晰、易于分辨，如圖2，利用顯微鏡的微分頭即可讀出兩片氧化鋁陶瓷夾片之間的距離，即為薄膜厚度。而對(duì)于有基底的薄膜，如果基底材料在顯微鏡下也能清晰的分辨出與薄膜的接觸界面，那么此界面與氧化鋁陶瓷片間的距離即為薄膜厚度，如圖4所示。

本發(fā)明的氧化鋁陶瓷夾片豎直放置。厚度測(cè)試不受薄膜形狀的影響，薄膜的測(cè)試面傾斜或不平整對(duì)測(cè)試無(wú)影響；但是對(duì)于涂覆于基底上的薄膜，基底應(yīng)該有一平直邊，并與夾片平齊。

本發(fā)明測(cè)試的薄膜厚度為薄膜的形狀厚度，是薄膜試樣的平均厚度。如圖3所示，薄膜被夾持在氧化鋁陶瓷夾片中間，薄膜的兩個(gè)側(cè)面與氧化鋁陶瓷夾片直接接觸，近似于重合的界面，這樣氧化鋁陶瓷夾片間的距離即等于薄膜厚度。