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MC方案|MEMS制造中精确测量薄膜厚度的方法研究与比较

发布时间:2022-06-21      点击次数:275

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目前,MEMS 发展迅速,已广泛应用于医疗、军事、航空航天、汽车工业等领域。MEMS 种类繁多,如 MEMS 传感器、MEMS 执行器和 光MEMS 等,而各种薄膜在MEMS制造加工工艺中充当了重要角色。

根据 MEMS 加工工艺需要,往往需要制作各种不同厚度的薄膜,薄膜厚度对工艺、后成型的器件性质有至关重要的影响。随着薄膜厚度的变化其性质往往也出现不同,精确测量各种功能薄膜的厚度值在 MEMS 制造加工领域有非常重要的意义。

下面小编来介绍几种测量薄膜厚度的方法研究和对比:


01
接触式表面轮廓仪
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利用触针直接同样品接触的方式进行测量,触针以恒定的接触力从样品表面划过从而得到样品轮廓曲线,直接在此曲线上测量即可得到膜厚值,因此,测量时需存在一个膜层的台阶,利用电感测微仪和原子力显微镜测量膜厚时均有这种要求。触针是以恒定的接触力从样品表面划过,有可能损伤薄膜表面,要根据薄膜的硬度和后续工艺需求决定是否选用,对 10 nm ~ 100 μm 的厚度均可测量。                          


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02
光谱椭偏仪或白光干涉膜厚仪
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测量薄膜厚度时需要光束能透过薄膜层,到达基底层,然后返回探测器中,因此,该薄膜层需透光或部分波长透光。是一种无损测量,但对膜层的透光性有要求,优势在于测量相对较薄的膜层。


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03
电感测微仪

建立在电磁感应基础上,利用线圈的自感或互感系数的改变来实现非电量( 主要是 位移) 测量的仪器,基准点和测量点的选择对膜层厚度有一定影响,要尽量使基准点和测量点靠近。适用于硬度较高的膜层。



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04
扫描电子显微镜
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利用电子束在样品表面扫描,激发出二次电子、背散射电子、X 射线等信号,检测这些信号得到样品表面形貌图,一般会对样品三维尺寸有要求,需观察样品的侧面,测量大于0.7μm的膜厚时可采用,电子束对不导电的聚合物样品会有损伤。



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05
工具显微镜
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利用光学原理将样品成像经物镜投射至目镜,将样品放大成虚像,再进行测量的仪器适用于较薄 (小于0,5 μm) 的膜层,大测量高度受扫描器伸缩能力的限制;分辨率相对较低,适用于μm 级膜层。



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