蒸着膜の膜厚測定は、研究から工業プロセスまで、様々な用途において極めて重要である。
いくつかの方法があり、それぞれ異なる膜厚や材料特性に適しています。
4つの主要メソッド
1.スタイラスプロフィロメトリーと干渉法
スタイラス・プロフィロメトリーと干渉計は、フィルムと基板の間に溝や段差を必要とする機械的な方法です。
これらの溝は、基板の一部をマスキングするか、蒸着膜の一部を選択的に除去することで形成されます。
スタイラス・プロフィロメトリーでは、スタイラスが物理的に表面形状をトレースし、フィルムと基板の高低差を測定する。
一方、干渉法は、光波の干渉を利用して膜厚を測定します。
この方法では、干渉縞を発生させるために反射率の高い表面が必要となり、それを分析することで膜厚を測定します。
どちらの測定法も特定の点での厚みを測定するため、フィルムの均一性が精度を左右する重要な要素となる。
2.透過型電子顕微鏡（TEM）
TEMは、特に数ナノメートルから100ナノメートルの薄膜の分析に用いられる。
この方法では、集束イオンビーム（FIB）を使用して適切な厚さの試料を作製します。
TEMは高解像度のイメージングが可能で、薄膜の構造や厚みを詳細に分析できる。
特に導電性材料や半導体材料に有効である。
3.分光光度法
分光光度法は、0.3～60 µmの膜厚測定に用いられる。
この方法は干渉の原理を利用したもので、光波の干渉がフィルムの厚さと屈折率の影響を受ける。
干渉パターンを分析することで、フィルムの厚さを決定することができる。
この方法は透明フィルムに有効で、フィルムの屈折率の知識が必要である。
4.測定技術の選択
測定技術の選択は、材料の透明度、要求される精度、屈折率、表面粗さ、構造特性など、膜厚以外に必要な追加情報などの要因によって決まる。
元素組成分析には、エネルギー分散型分光法（EDS）検出器を備えた走査型電子顕微鏡（SEM）などの技術が使用され、フィルム中の元素や化合物を同定・定量することができます。
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