隨著透明與非透明基板鍍膜工藝的發展，對膜層厚度的控制要求日益嚴格。

臺階儀作為一種常用的膜厚測量設備，在實際使用中需通過刻蝕方式制備臺階結構，通過測量臺階高度進行膜層厚度測量。費曼儀器致力于為全球工業智造提供提供精準測量解決方案，Flexfilm探針式臺階儀可以精確多種薄膜樣品的薄膜厚度。然而，刻蝕過程中若邊界處理不佳，會導致臺階不平行、測量誤差大、重現性差等問題。為此，本文通過一系列對照試驗，系統排查影響因素并提出改進方法。

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臺階儀測試膜層方法

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膜層示意圖

測試前需將鍍膜樣品一側的膜層通過刻蝕去除，形成基準面，與保留膜層的一側構成臺階結構。通過臺階儀測量高度差，從而得到膜層厚度。

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樣品浸泡方向對測試結果的影響

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為了讓樣品膜層面和基準面形成臺階，進行測試，本研究采用一種耐刻蝕的膠帶，將已鍍膜的樣品一側用膠帶粘貼后，再放入能溶解膜層物質的液體中進行刻蝕（以粘貼了膠帶的一面作為測試面，以下簡稱Ｂ面）。

樣品制備圖示

玻璃基板Ｂ面朝上和朝下放置示意圖

使用耐刻蝕膠帶粘貼樣品一側（B面），放入刻蝕液中處理。分別將10個樣品B面朝上和10個朝下進行刻蝕對比。結果表明：

刻蝕后測試圖像左：B面朝上；右：B面朝下

B面朝上：刻蝕后基準面水平，膜層清除徹底，臺階清晰平行，數據偏差小（平均1112 ?，極差0.02%），重現性高。

B面朝下：刻蝕不徹底，基準面傾斜，數據波動大（平均1075?，極差0.12%），重現性差。

結論：刻蝕時應將粘貼膠帶的一面（B面）朝上放置。

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膠帶粘貼方式對測試結果的影響

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樣品準備

直接粘貼膠帶刻蝕會導致邊緣刻蝕不均勻，測試數據圖像臺階凹凸不平，測試結果重復性不好，數據偏差大。大量實踐發現：粘貼膠帶后，用刀片沿虛線劃開并撕去部分膠帶（A部分），再進行了刻蝕。測試樣品左側基準面和膜層面之間形成的整齊的臺階， 得到膜層厚度值。

樣品測試圖像：左：未用刀片劃取；右：用刀片劃取過

劃取與不劃取膠帶后刻蝕數據對比圖

不劃取膠帶：平均值1128?，極差0.089%，4個數據超出控制規格（1110±30?）。

劃取后刻蝕：平均值1103?，極差0.032%，所有數據均在規格內。

結論：粘貼膠帶后先劃去邊緣部分再刻蝕，可顯著提高測試的準確性和重現性。

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其他因素對測試結果的影響

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通過大量實踐表明：樣品表面清潔度也影響測量結果。尤其是膠帶邊緣殘留的污漬或酒精擦拭不徹底，會干擾測試，必須保證樣品表面潔凈無污染。

通過系統試驗，采用臺階儀測試膜層厚度的影響因素有：刻蝕時樣品放置方向（應使粘貼面朝上）；膠帶處理方法（需用刀片劃取邊緣后再刻蝕）；樣品表面清潔度（需徹底清潔避免污染）。實施上述改進措施后，膜層厚度測試的準確性、穩定性和重現性均得到顯著提升。

Flexfilm探針式臺階儀

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在半導體、光伏、LED、MEMS器件、材料等領域，表面臺階高度、膜厚的準確測量具有十分重要的價值，尤其是臺階高度是一個重要的參數，對各種薄膜臺階參數的精確、快速測定和控制，是保證材料質量、提高生產效率的重要手段。

• 配備500W像素高分辨率彩色攝像機
• 亞埃級分辨率，臺階高度重復性1nm
• 360°旋轉θ平臺結合Z軸升降平臺
• 超微力恒力傳感器保證無接觸損傷精準測量

費曼儀器作為國內領先的薄膜厚度測量技術解決方案提供商，Flexfilm探針式臺階儀可以對薄膜表面臺階高度、膜厚進行準確測量，保證材料質量、提高生產效率。

原文參考：《采用臺階儀測試膜層厚度時影響準確性的方法改進》

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