박막의 두께를 측정하는 것은 박막의 전기적, 광학적, 기계적, 열적 특성에 중대한 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.
박막 두께를 측정하는 데는 다양한 방법이 사용되며, 각 방법마다 장점과 한계가 있습니다.
1. 타원측정법: 비파괴, 비접촉 방법
타원측정법은 박막의 두께와 광학적 특성을 측정하는 비파괴, 비접촉식 방법입니다.
빛이 필름에 반사된 후 편광의 변화를 분석하는 방식으로 작동합니다.
이 기술은 최대 1000Å 두께의 필름에 특히 유용하며 전자 및 반도체 산업에서 널리 사용됩니다.
그러나 타원측정법은 투명 기판에서는 영점을 정확하게 찾는 데 어려움을 겪기 때문에 정확한 측정을 위해 기판 뒷면을 연마하는 등의 파괴적인 방법을 사용해야 하는 어려움이 있습니다.
2. 형태 및 구조 특성화 기법
박막의 결정 구조, 미세 구조 및 형태를 특성화하기 위해 X-선 회절(XRD), 라만 분광법, 전계 방출 주사 전자 현미경(FE-SEM), 투과 전자 현미경(TEM) 및 원자력 현미경(AFM) 등의 기법이 사용됩니다.
이러한 방법은 필름의 구조에 대한 자세한 통찰력을 제공하며 관찰된 패턴과 구조를 기반으로 두께를 간접적으로 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
3. 직접 두께 측정 기법
직접 두께 측정은 쿼츠 크리스탈 마이크로밸런스(QCM) 센서, 프로파일 측정 및 간섭 측정법을 사용하여 수행할 수 있습니다.
QCM 센서는 증착 중 질량 변화를 측정하며, 이는 두께와 상관관계가 있습니다.
프로파일 측정과 간섭 측정은 필름 표면에 계단이나 홈이 필요한 기계적 방법입니다.
프로파일 측정은 스타일러스를 사용하여 높이 차이를 측정하는 반면 간섭 측정은 광파의 간섭에 의존하여 두께를 결정합니다.
이 방법은 정확하지만 특정 표면 조건이 필요합니다.
4. 측정 기술 선택
측정 기법의 선택은 재료의 투명도, 필요한 추가 정보(예: 굴절률, 표면 거칠기), 예산 제약 등의 요인에 따라 달라집니다.
적절한 기법을 선택하려면 재료의 특성과 두께 범위를 이해하는 것이 필수적입니다.
5. 기계적 방법
스타일러스 프로파일 측정과 간섭 측정은 필름 표면의 높이 차이를 감지하여 필름 두께를 측정하는 기계적 방법입니다.
이러한 방법은 정확하지만 홈이나 계단과 같은 특정 표면 특징이 필요하므로 추가 처리 단계가 필요할 수 있습니다.
요약하면, 박막 두께 측정에는 각각 다른 재료와 두께 범위에 적합한 다양한 기술이 포함됩니다.
다양한 산업에서 박막의 개발과 적용에 필수적인 정확하고 의미 있는 데이터를 얻기 위해서는 적절한 방법을 선택하는 것이 중요합니다.
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