【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及薄膜厚度测量，特别涉及一种金属薄膜厚度无损测量方法。
技术介绍
1、薄膜材料与常见的块体、粉体等材料具有很大差异，厚度在1μm以下的薄膜通常被认为近似二维结构，具有特殊的薄膜形成理论。薄膜材料的厚度与其导电性、电阻温度系数、密度等性质直接相关，根据薄膜厚度可计算薄膜沉积速率，进而对沉积薄膜的相关性能进行调控。因此，对薄膜厚度的精确、快速测定和控制，是薄膜材料测试表征技术中的重要环节。薄膜厚度的测量可分为直接法和间接法两类。直接法是指应用测量仪器直接测量薄膜厚度，包括螺旋测微法、台阶法、扫描电镜法等；间接法是将光学、电学等相关物理量经计算得到为薄膜厚度，包括称量法、电阻法、椭圆偏振法等。
2、如中国专利申请，一种薄膜厚度测量方法(cn112880574a)公开了一种薄膜厚度测量方法，包括：选取样品薄膜的多个数据点，利用椭偏仪测量得到样品薄膜的每一个数据点对应的椭偏参数；根据菲涅尔反射定律得到样品薄膜的厚度初值和椭偏参数之间的关系式；根据样品薄膜的厚度初值和椭偏参数之间的关系式，计算样品薄膜的每一个数据点对应的第一厚度初值；根据样品薄膜的多个数据点对应的多个第一厚度初值，确定样品薄膜的最终厚度初值。该专利技术简化了待测样品薄膜厚度初值的计算过程，但薄膜厚度求解过程复杂，需要在薄膜表面粗糙度较低，得知波长数据等前提下才能进行计算。
3、再如中国专利申请，一种用于测量薄膜厚度的方法(cn103075986a)公开了表层是易延展金属层的多层薄膜厚度测量方法，包括：在不破坏包括多层镀层的薄膜的最外层镀层
4、再如中国专利申请，一种用于二维材料薄膜厚度测量的高效光学测量方法(cn109373918a)基于薄膜干涉效应的色彩计算以及图像处理
，包括在指定标准条件下基底与不同厚度待测二维材料薄膜的色彩计算过程，以及后续基于指定标准条件下色彩计算结果为标准，对实际成像结果的校准过程。该专利技术将校准色彩后的图像运用于二维材料的厚度测量，存在计算模拟及优化过程，计算过程繁琐且间接得到的膜厚数据与实际薄膜厚度值偏差较大。
5、再如中国专利申请，一种薄膜台阶的制备方法(cn111020511a)公开了一种光学薄膜台阶的制备方法，包括：在基底上划出具有一定厚度的痕迹；在所述基底上沉积一层薄膜得到镀有薄膜的基底，所述薄膜的厚度小于痕迹的厚度；去除基底上的痕迹，得到有台阶的薄膜。该方法克服了传统银膜台阶制作方法固有的台阶界面不清晰、有褶皱等缺陷。该专利技术中对于所述痕迹的宽度、厚度尺寸及待测薄膜厚度有限制要求，对制备台阶边缘光滑度及平整度控制效果不佳。
6、再如中国专利申请，一种电化学沉积纳米薄膜的厚度测量方法(cn107869978a)公开了一种电化学沉积纳米薄膜的厚度测量方法，包括：首先制备多个互相绝缘的金属薄膜电极；进行电化学沉积，采用形貌扫描设备扫描未进行电化学沉积和已进行电化学沉积的金属薄膜电极的表面，得到扫描高度曲线；对扫描高度曲线进行拉平，得到去掉倾角的形貌曲线；根据去掉倾角的形貌曲线，计算未进行电化学沉积的金属薄膜电极的高度与已进行电化学沉积的金属薄膜电极的高度差，从而得到电化学沉积薄膜的厚度。该专利技术制备了适用于电化学沉积薄膜的电极，通过测量电极表面高度差进行膜厚测量，但该方法不适用于物理气相沉积金属薄膜的厚度测量，所测量高度差也会受到电极表面相对误差影响。
7、台阶法是一种常用直观测量膜厚方法，技术关键在于台阶制作过程及台阶质量，台阶质量决定了测量膜厚的准确性。目前常用切割基底、在薄膜上划线、胶粘去除部分薄膜等方法，虽然可以得到薄膜台阶，但是台阶边缘会有凸起或皱褶、基底及薄膜易受力产生变形，从而影响膜厚测量精确度。为确保薄膜及基底的完整性和测量准确度，从台阶制备方法角度出发，应考虑避免薄膜及基底受力变形，保证台阶边缘平整、光滑。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种金属薄膜厚度无损测量方法。本专利技术首先将光刻胶涂抹在清洗干净后的待镀膜基底上，基底表面部分被光刻胶覆盖，胶覆盖面积及厚度均无特殊要求，胶固化后覆盖膜边缘为平直线；然后在带有部分覆盖膜的基底上沉积金属薄膜；最后将镀膜后的基底置于酒精中超声清洗，除去覆盖膜及上面的金属薄膜，露出未镀膜的基底，采用原子力显微镜(afm)测量未镀膜基底与金属薄膜高度差，这一差值即为金属膜厚度。上述金属薄膜厚度测量方法具有快速、便捷的特点，制得薄膜台阶截面光滑，对基底和薄膜均不会产生破坏，测量得到膜厚精确度高。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种金属薄膜厚度无损测量方法，包括以下步骤：
4、(1)将光刻胶涂抹在清洗干净后的待镀膜基底上，基底表面部分被光刻胶覆盖，胶覆盖面积及厚度均无特殊要求，胶固化后覆盖膜边缘为平直线；
5、(2)在带有部分覆盖膜的基底上沉积金属薄膜；
6、(3)清洗镀膜后的基底，除去覆盖膜及上面的金属薄膜，露出未镀膜的基底，测量未镀膜基底与金属薄膜高度差，这一差值即为金属膜厚度。
7、作为本专利技术优选的技术方案，所述步骤(1)中，待镀膜基底为硅片或石英玻璃片。
8、作为本专利技术优选的技术方案，待镀膜基底采用超声清洗去除表面氧化物及脏污，溶剂依次为浓硫酸与过氧化氢混合物、无水乙醇、丙酮及去离子水，超声频率为100～150khz，超声时间为20分钟，采用干净氮气吹干。
9、作为本专利技术优选的技术方案，所述步骤(1)中，采用扁平笔刷将光刻胶涂覆于基底上，涂覆痕迹光滑平整。
10、作为本专利技术优选的技术方案，涂覆后的光刻胶采用热固化方式，温度90～120℃，固化时间3～10min。
11、作为本专利技术优选的技术方案，所述步骤(2)中，金属薄膜沉积方式为物理气相沉积磁控溅射法，镀膜条件为：溅射气体为高纯氩气，溅射气压1～5pa，镀膜功率50～200w，镀膜时间3～30min，基底不加热。
12、作为本专利技术优选的技术方案，所述步骤(2)中，所镀金属薄膜为镍、铜、金、银、铂、钌等单质金属及其合金薄膜。
13、作为本专利技术优选的技术方案，所述步骤(3)中，采用超声清洗镀膜后基底，超声频率为20～30khz，超声时间为3分钟，采用干净氮气吹干。
14、作为本专利技术优选的技术方案，所述步骤(3)中，金属膜厚度采用原子力显微镜(afm)进行测量，测试模式为非接触式测量，扫描范围为10*5μm2。
15、本专利技术的机理及有益效果包括：
16、(1)本专利技术所述制备方法包括：首先将光刻胶涂抹在清洗干净后的待镀膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(1)中，待镀膜基底为硅片或石英玻璃片。
3.根据权利要求2所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：待镀膜基底采用超声清洗去除表面氧化物及脏污，溶剂依次为浓硫酸与过氧化氢混合物、无水乙醇、丙酮及去离子水，超声频率为100～150kHz，超声时间为20分钟，采用干净氮气吹干。
4.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(1)中，采用扁平笔刷将光刻胶涂覆于基底上，涂覆痕迹光滑平整。
5.根据权利要求4所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：涂覆后的光刻胶采用热固化方式，温度90～120℃，固化时间3～10min。
6.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(2)中，金属薄膜沉积方式为物理气相沉积磁控溅射法，镀膜条件为：溅射气体为高纯氩气，溅射气压1～5Pa，镀膜功率50～200W，镀膜时间3～30min，基底不加热。
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(2)中，所述单质金属包括镍、铜、金、银、铂或钌。
9.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(3)中，采用超声清洗镀膜后基底，超声频率为20～30kHz，超声时间为3分钟，采用干净氮气吹干。
10.根据权利要求1-9任一项所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(3)中，金属膜厚度采用原子力显微镜AFM进行测量，测试模式为非接触式测量，扫描范围为10*5μm2。
...【技术特征摘要】
1.一种金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(1)中，待镀膜基底为硅片或石英玻璃片。
3.根据权利要求2所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：待镀膜基底采用超声清洗去除表面氧化物及脏污，溶剂依次为浓硫酸与过氧化氢混合物、无水乙醇、丙酮及去离子水，超声频率为100～150khz，超声时间为20分钟，采用干净氮气吹干。
4.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：步骤(1)中，采用扁平笔刷将光刻胶涂覆于基底上，涂覆痕迹光滑平整。
5.根据权利要求4所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：涂覆后的光刻胶采用热固化方式，温度90～120℃，固化时间3～10min。
6.根据权利要求1所述的金属薄膜厚度无损测量方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李思勰，闻明，沈月，王传军，巢云秀，许彦亭，施晨琦，赵琪，刘子其，
申请(专利权)人：云南贵金属实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：
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