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薄膜厚度及沉积率表征方法的主要分类：
5.1.1 气相原子密度法
一、测量原理 (如右图所示，与电离真空计类似)：
1、气相原子进入探头 ? 灯丝热电子轰击 ? 电离； 2、电场作用下：电离出的电子→阳极、离子→阴极 (收集极)； 3、收集极电流 Ii 和阳极电流 Ie 满足：Ii ? nIe
沉积速率 ( ) 满足：
膜厚 D 满足：
此处：n — 气相粒子密度； ? — 膜材料密度； a — 常数。
二、特点：
1、膜厚测量的相对误差 ≈ 10%； 2、测量结果和蒸发源温度及残余气体气压有关 (分别影响 a 和 Ii )。;1、测量原理：调整线圈电流，使薄膜增重引起的重力力矩 和线圈所产生磁场与吸铁间的磁场力达到平衡， 即可换算出薄膜质量，而薄膜厚度满足：
2、特点：
灵敏度很高 ( 0.01?g)，可测单层原子膜厚。
5.1.3 石英晶体振荡法
1、测量原理：基于石英晶体薄片的固有振荡频率随其质量变化 而改变的物理现象，石英晶体的固有频率满足：
式中：v — 厚度方向弹性波波速；Dq — 石英晶体的厚度。
当薄膜沉积使其厚度发生微小变化 ?Dq 时，固有频率的变化 ?f 满足：
式中：Df — 薄膜的厚度； ?f — 薄膜材料的密度； A — 石英晶片的面积； ?0 — 石英晶体的密度。;1、测量原理：
? 由 (5-4)式可知：沉积过程中随着薄膜厚度的增加，石英晶片 的固有频率也在不断变化，测得其故有频率的变化 ?f，即可 由式 (5-5) 实时测得薄膜厚度 Df：
2、特点：
1）测量的灵敏度与石英晶体薄片的厚度有关，越薄越灵敏！
由式 (5-3) 可知：Dq? ? f0?
由式 (5-5) 可知：f0? ? Df 的测量灵敏度??！
■ 如固有频率 f0 = 6 MHz时，若频率变化的测量精度为 1 Hz，则可测得 1.2×10-8 g 的质量变化！
此时假设基片面积为 1 cm2，沉积材料为Al，则厚度灵敏度相当于 0.05 nm ！
2）应用广泛、主要用于实时测量沉积率 ? 实现镀膜过程自动控制！
3）环境温度变化会造成石英晶体固有频率发生变化 ? 要求恒温环境 ? 需要冷却系统！
4）式 (5-5) 只是近似成立，且薄膜的有效面积不完全等于石英片面积 ? 测量结果需要标定和校正！;1、光的干涉条件 (不考虑半波损失)：
1）什么是光的干涉：指满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加 区域某些点的光振动始终加强、某些点始终减弱， 即干涉区域内光强产生稳定空间分布的现象。
? 光的干涉现象是光学干涉法测量薄膜厚度的基础！
2）相干光：? 概念：频率、振动方向相同，且光程差恒定的两束光； ? 获得：把同一光源发出的光束分为两束，再使之相遇！
3）光程差：设薄膜的厚度和折射率分别是 Df 和 nf，入射单色光波长为 ?， 空气的折射率 n0≈1，则 P 点处反射光ADP与折-反射光CEP 间的光程差 ? 满足:
式中：? — 折射角，满足：
4）干涉条件：? 干涉极大条件 —— ? 是 ? 的整数倍，即：? = N?； ? 干涉极小条件 —— ? = (N+1/2)? ！
可见：利用光的干涉实现对薄膜厚度的测量，需要设计出对光强空间 分布变化的具体测量方法！;2、透明薄膜的等倾干涉测量：
1）测量原理：基片不透明且具有一定反射率时，光的干涉条件为：
式中：N — 干涉级数； ? — 光的波长； nf — 薄膜的折射率； ? — 干涉极值出现的角度。
2）分析：
? 薄膜的折射率 nf 已知：则直接由干涉极值出现的角度 ? 即可拟合出 N 和膜厚 D； ? 如果 nf 未知：可假定一个 nf 的初始值，由一系列干涉极值出现时对应的入射角 ? 拟合出 nf。
3）实际测量过程：
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