[发明专利]一种检测薄膜膜厚的台阶仪及计算方法

说明书

本发明公开了一种检测薄膜膜厚的台阶仪及计算方法，驱动金刚石压头下压，获取金刚石压头压合薄膜样品的压力值；驱动第一CCD镜头测量所述金刚石压头对样品薄膜上金刚石压痕的对角线长度，获取金刚石压痕的对角线长度；获取的金刚石压痕的对角线长度和金刚石压头压合薄膜样品的压力值进行计算，获得金刚石压头压合薄膜的硬度；获取的金刚石压头压合薄膜的硬度与标准压痕长度进行计算，得出触针压头在当前薄膜样品下，触针压头压合薄膜样品的压力值。通过触针压头旁增设金刚石压头，检测自动算出金刚石压头对不同薄膜下压时，压痕的区域对角线长度，逆算计算出触针最佳的下压力大小，提高了薄膜厚度量测的准确性以及减少触针压头的损坏率。

技术领域

本发明涉及台阶仪技术领域，尤其涉及一种检测薄膜膜厚的台阶仪及计算方法。

背景技术

台阶仪属于接触式表面形貌测量仪器，根据使用传感器的不同，接触式台阶测量可以分为电感式、压电式和光电式3种。其测量原理是：当触针沿被测表面轻轻滑过时，由于表面有微小的峰谷使触针在滑行的同时，还沿峰谷作上下运动。触针的运动情况就反映了表面轮廓的情况。

传感器输出的电信号经测量电桥后，输出与触针偏离平衡位置的位移成正比的调幅信号。经放大与相敏整流后，可将位移信号从调幅信号中解调出来，得到放大了的与触针位移成正比的缓慢变化信号。再经噪音滤波器、波度滤波器进一步滤去调制频率与外界干扰信号以及波度等因素对粗糙度测量的影响。

台阶仪在量测工件时，触针是沿着工件表面滑过，所以需要给触针有个向下的作用力，针对不同的薄膜，硬度不一样，如果使用相同大小的作用力，则硬度小的薄膜受到作用力容易向基板方向下凹陷，硬度大的薄膜受到相同作用力时，容易导致触针压变形或者报废，触针采用陶瓷结构，造价高，更换过程复杂，位置调试困难；

在薄膜制程中，不同膜质对应薄膜的硬度也大不相同，现有技术的台阶仪只能根据一种薄膜的固定特性，给出相应的作用力，这就导致在薄膜调试中，膜质的差异导致硬度的差异，直接造成台阶仪在量测薄膜时的厚度不准确。

发明内容

为此，需要提供一种检测薄膜膜厚的台阶仪及计算方法，提高测量精确度。

为实现上述目的，本申请提供了一种检测薄膜膜厚的台阶仪的计算方法，所述检测薄膜膜厚的台阶仪还包括：驱动单元；所述驱动单元用于执行如下方法步骤：

驱动金刚石压头下压，并在薄膜样品表明形成金刚石压痕，获取金刚石压头压合薄膜样品的压力值；

驱动所述金刚石压头抬升；

驱动第一CCD镜头测量所述金刚石压头对样品薄膜上金刚石压痕的对角线长度，获取金刚石压痕的对角线长度；

将获取得到的金刚石压痕的对角线长度和金刚石压头压合薄膜样品的压力值进行计算，获得金刚石压头压合薄膜的硬度；

将获取得到的金刚石压头压合薄膜的硬度与标准压痕长度进行计算，得出触针压头在当前薄膜样品下，触针压头压合薄膜样品的压力值。

进一步地，所述标准压痕长度为：0.1x10^-6um至0.3x10^-6um。

进一步地，所述标准压痕长度为：0.22x10^-6um。

进一步地，金刚石压头压合薄膜的硬度通过如下公式得到：

HV₁＝0.1891(F₁/d₁²)

其中，F₁：为金刚石压头压合薄膜样品的压力值；

d₁：为金刚石压痕的对角线长度；