一種金屬薄膜厚度測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及薄膜厚度測試領域，尤其是涉及一種金屬薄膜厚度測試裝置。
【背景技術】
[0002]厚度是表征薄膜性能的基本參數。測試薄膜方法多種多樣，每種方法又各有其優勢和劣勢。如橢偏儀對透明或半透明的薄膜的厚度進行測量是極為有效的，但對于不透明薄膜的金屬薄膜卻無能為力。現有技術中能夠實現金屬薄膜厚度(nm量級)的測量設備主要有原子力顯微鏡、AFM和場發射電鏡FE-SEM等。采用原子力顯微鏡AFM設備測試金屬薄膜的厚度時，首先需要為待測樣品制備相應的臺階，再用掃描探針測試該臺階的高度落差，實現薄膜厚度的測試。而采用場發射電鏡FE-SEM來測試金屬薄膜厚度時，需要對待測樣品制造出清晰的斷面，隨后才能用電鏡觀察該斷面的界面，實現薄膜厚度的測試。采用原子力顯微鏡AFM和場發射電鏡FE-SEM測試金屬薄膜厚度操作復雜且測試成本高昂，不利于一般化或商業化的薄膜厚度測試應用。
[0003]文獻(ChenJ，Yao M，Xiao R，et al.The applicat1n of the barrier-typeanodic oxidat1n method to thickness testing of aluminum films[J].Review ofScientific Instruments，2014，85 (9):094101.)報道了一種全新的金屬薄膜厚度測試方法。該方法利用“金屬薄膜在阻擋型陽極氧化過程中形成電壓與所消耗的金屬薄膜厚度成嚴格的正比關系”這一原理有效實現了金屬薄膜厚度的測試。該方法適用于那些可以采用特定電解液能形成阻擋型陽極氧化膜的閥金屬、半導體及其合金，如Al、Ta、T1、W、N1、Zn、S1、GaAs和GaSb等。以鋁膜測試為例，該方法可以精確測試厚度范圍為(1nm?Iym)的鋁膜厚度，其精度甚至可以達到單原子層級別。該方法操作簡單，成本低廉，適合于商業化或工業化應用。
[0004]然而該文獻所述金屬薄膜厚度測試方法，在實際應用過程中仍然面臨著諸多技術問題需要解決。具體而言:1，因該方法采用電化學方法實現薄膜厚度測試，測試過程中待測樣品必須浸入電解池中，這導致每測一次樣品，電解池內所有電解液都受到污染，因而需要即時更換電解液以保證下一次測試。這就消耗了大量電解液，同時也降低了測試效率。2，由于該方法采用電化學方法實現薄膜厚度測試，測試過程中待測樣品必須浸入電解池中，這導致對樣品要求較高。首先需要保證基片材料不溶于或不污染電解液，其次如果基片材料是導電材料，在測試過程中首先需要將基片附上石蠟等絕緣材料以使其與電解液隔離接觸，保證測試正常進行。再次如何實現樣品與陽極導線良好接觸，對制樣過程也有要求。最后因測試過程需要將樣品浸入電解液中，樣品每次浸入電解液中的面積就無法保證，從而會對測試精度造成一定影響。3，如果測試過程采用傳統的電解池來實現樣品厚度測試，電解池通常體積較大不利于攜帶和安裝，同時測試也將消耗大量電解液。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種測試效率及精度較高、方便使用、節約了測試成本的金屬薄膜厚度測試裝置。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]一種金屬薄膜厚度測試裝置，包括
[0008]緊壓在待測的薄膜樣品上的電解池，
[0009]與電解池連接的儲液罐，內部儲存測試用的電解液，
[0010]所述的儲液罐與電解池的連接處設有節流閥，
[0011]所述的電解池內設有陰極電極，側部設置導電銅柱，該導電銅柱上套設有與電解池接觸連接的陽極導線接頭。
[0012]所述的儲液罐經螺紋瓶口與電解池嚙合連接。
[0013]所述的電解池與待測的薄膜樣品的壓緊面上設有提高密封性能的橡膠密封圈。
[0014]所述的導電銅柱帶有彈簧。
[0015]所述的導電銅柱與待測的薄膜樣品導電連接。
[0016]所述的電解池為可拆卸式的電解池。
[0017]該測試裝置還包括底板及下拉彈簧，所述的待測的薄膜樣品放置在底板上，所述的下拉彈簧分別與底板及儲液罐連接，改變電解池對待測的薄膜樣品的壓力。
[0018]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0019]1、測試過程操作簡單，易于更換測試樣品，提高測試效率。
[0020]2、采用了儲存電解液的儲液罐與電解池的分離式設計，儲存罐中的電解液可供多次測試使用，每測試一次樣品消耗少量電解液，從而降低測試成本，提高了測試效率。
[0021]3、測試過程限定待測樣品測試區域，提高了測試精度。
[0022]4、測試裝置可根據需要設計出便攜式測試裝置，便于攜帶。也可設計出臺式測試裝置，簡化了待測樣品的安裝與拆卸。
【附圖說明】
[0023]圖1為實施例1中本實用新型的結構示意圖。
[0024]圖中，1-底板、2-導電銅柱、3-陽極導線接頭、4-節流閥、5-下拉彈簧、6-儲液罐、7-電解液、8-陰極電極、9-電解池、10-橡膠密封圈、11-薄膜樣品。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0026]實施例1
[0027]一種金屬薄膜厚度測試裝置，其結構如圖1所示，包括緊壓在待測的薄膜樣品11上的電解池9，與電解池9連接的儲液罐6，內部儲存測試用的電解液7，儲液罐6與電解池9的連接處設有節流閥4。在電解池9內設有陰極電極8，側部設置帶有彈簧的導電銅柱2，導電銅柱2與待測的薄膜樣品11導電連接，在導電銅柱2上套設有與電解池9接觸連接的陽極導線接頭3。
[0028]儲液罐6經螺紋瓶口與電解池9嚙合連接。采用的電解池9為可拆卸式的電解池，可以根據不同的薄膜樣品11進行替換，另外，電解池9與待測的薄膜樣品11的壓緊面上設有提高密封性能的橡膠密封圈10。本實用新型是臺式結構，還包括有底板I及下拉彈簧5，使用時待測的薄膜樣品11放置在底板I上，下拉彈簧5分別與底板I及儲液罐6連接，改變電解池對待測的薄膜樣品11的壓力。
[0029]本實用新型只需將電解池9緊壓在待測薄膜樣品11上即可。儲存于儲液罐6中的電解液可供多次測試使用。每測試一次樣品，只需要將節流閥4打開，向電解池注入新鮮電解液即可。每向電解池一次注滿一次電解液時將節流閥門關緊，從而避免了儲存容器中的電解液受到污染。每次測試只消耗電解池內少量電解液，提高了電解液利用效率。當儲存罐中電解液在經歷多次測試后消耗完畢時，只需將電解池拆卸下來重新注入即可，簡單易行。
[0030]壓力可由裝置中的下拉彈簧5提供。該設計通過改變電解池9的大小來限定金屬膜測試區域。需要更換不同規格的電解池時，只需將指定規格電解池安裝在測試裝置上即可。這種設計極大的減少了制樣過程中的繁瑣程序。該設計不要求薄膜表面是平直表面，只需保證薄膜樣品能夠通過外力與橡膠密封圈緊密連接在一起，電解液不出現泄漏即可。因為電解液只與薄膜表面相接觸，樣品基片材料導電不影響測試過程，極大簡化了制樣過程，并擴大了陽極氧化測厚方法的適用范圍。采用帶彈簧的導電銅柱2實現與薄膜導電接觸，簡化了接觸模式，保證測試過程中薄膜能夠良好接觸。
[0031]實施例2
[0032]一種金屬薄膜厚度測試裝置，其結構與實施例1大致相同，不同之處在于，本實施例是手持式結構的測試裝置，因此不需要實施例1中的底板以及下拉彈簧，使用時，用力將裝置的電解池端按壓在待測樣品上即可。或者將電學測試端集成到該裝置儲液罐上端，使測試裝置獨立于電腦，從而實現便攜式測試。
【主權項】
1.一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，該測試裝置包括 緊壓在待測的薄膜樣品(11)上的電解池(9)， 與電解池(9)連接的儲液罐(6)，內部儲存測試用的電解液(7)， 所述的儲液罐(6)與電解池(9)的連接處設有節流閥(4)， 所述的電解池(9)內設有陰極電極(8)，側部設置導電銅柱(2)，該導電銅柱⑵上套設有與電解池(9)接觸連接的陽極導線接頭(3)。
2.根據權利要求1所述的一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，所述的儲液罐(6)經螺紋瓶口與電解池(9)嚙合連接。
3.根據權利要求1所述的一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，所述的電解池(9)與待測的薄膜樣品(11)的壓緊面上設有提高密封性能的橡膠密封圈(10)。
4.根據權利要求1所述的一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，所述的導電銅柱(2)帶有彈簧。
5.根據權利要求1所述的一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，所述的導電銅柱(2)與待測的薄膜樣品(11)導電連接。
6.根據權利要求1所述的一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，所述的電解池(9)為可拆卸式的電解池。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的一種金屬薄膜厚度測試裝置，其特征在于，該測試裝置還包括底板(I)及下拉彈簧(5)，所述的待測的薄膜樣品(11)放置在底板(I)上，所述的下拉彈簧(5)分別與底板(I)及儲液罐(6)連接，改變電解池(9)對待測的薄膜樣品(11)的壓力。
【專利摘要】本實用新型涉及一種金屬薄膜厚度測試裝置，包括緊壓在待測的薄膜樣品(11)上的電解池(9)，與電解池(9)連接的儲液罐(6)，內部儲存測試用的電解液(7)，儲液罐(6)與電解池(9)的連接處設有節流閥(4)，電解池(9)內設有陰極電極(8)，側部設置導電銅柱(2)，該導電銅柱(2)上套設有與電解池(9)接觸連接的陽極導線接頭(3)。與現有技術相比，本實用新型具有測試效率及精度較高、方便使用等優點，另外還節約了測試成本。
【IPC分類】G01B7-06
【公開號】CN204269065
【申請號】CN201420744609
【發明人】姚曼文, 陳建文, 鄒培, 肖瑞華, 彭勇, 姚熹
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月1日