科普篇 | 薄膜厚度測量儀測量原理與應用

隨著科學技術的日益發展，各個領域的產品精度要求也越來越高。優可測技術團隊經過不斷地研發與試驗，正式發布【薄膜厚度測量儀AF-3000系列】，超高精度的測量參數和多層膜的測量能力，滿足了各行各業的薄膜測量需求，助力各行各業產品的制造與迭代和時代的進步。

薄膜測量儀是怎么測量薄膜厚度的？它究竟能測量多薄的膜呢？

01 測量原理

AF-3000系列儀器發出不同波長的光波穿透樣品膜層，膜的上下表面反射光被儀器接收，反射光相互之間的相位差增強或減弱。

相位差為波長整數倍時，產生建設性疊加，此時反射率最大；

相位差為半波長時，出現破壞性疊加，反射率最低；

整數倍與半波長之的疊加，反射率介于最大與最小反射之間。

這一相位差的變化，取決于薄膜的厚度d和折射率n已知材料的光學參數 (n,k) 值，可以推導出這一光學系統的反射率R(λ,d,n,k)。

當在設備中給光學參數 (n,k) 賦值，可以計算得反射率R，使其與設備測得反射率R"，進行比對通過強算法計算，當反射率曲線R與實測反射率R"曲線完美擬合時，通過解析干涉圖形，即可求得薄膜的厚度d。

優可測薄膜厚度測量儀原理示意圖

綜上，理論上來說，只有透明或半透明材料制成的薄膜才可被光波穿透，從而可用薄膜厚度測量儀來進行測量。但是一些不透光材料，如金屬在某種情況下也能測量，當金屬膜僅有幾百納米甚至是幾納米薄的情況下，也能被部分光波穿透，這時就能精確測量出膜的厚度。

02 產品優勢

（1）超高精度 分辨率1?

優可測AF-3000系列舍棄傳統的整體波段擬合，采用了獨特的“分波段擬合算法”，偏差精準校正，紫外線波段偏差顯著減小，從而實現超高分辨率1?。

1?是什么概念呢？正常人一根頭發的直徑約為60μm，1?就相當于一根頭發直徑的六十萬分之一！

（2）多層測量 光譜穩定

優可測AF-3000系列舍棄傳統的LED光源，而是采用了光強均勻、頻道穩定的“氘燈”和“鎢鹵素燈”，支持測單層膜、多層膜、液態膜、氣隙層、粗糙/光滑層、折射率，最高可測10層膜。一臺機器覆蓋多臺機器的測量范圍，測量結果更加精準。

（3）適用于多場景配置

優可測AF-3000系列支持離線式、在線式、Mapping模式、全自動多種測量場景，同時可客制化，針對實際應用滿足客戶的額外需求。同時提供售后調試和協助軟件開發的服務。

03 應用領域以及行業需求

當前，薄膜厚度測量在各個行業中具有廣泛的應用，涉及到：

精密光學行業的二氧化硅膜和氟化鈣膜等；

半導體行業的量子點芯片、光刻膠、GaN涂層等；

新能源/光伏行業的鈣鈦礦、ITO等；

顯示面板行業的涂布膜、微流道等；

刀具行業的表面鍍膜層；

高分子材料行業的PI膜等等。

04 應用案例

案例一：

近期，優可測收到某大學寄送的樣品，希望能測量硅片表面鍍的金屬鎳膜，用于研究使用，厚度僅幾納米！工程師得知客戶需求后，使用優可測薄膜厚度測量AF-3000系列為客戶做檢測，得出檢測如下：

鎳膜膜厚測量結果

可以看出，AF-3000系列在測量過程中光波非常穩定，檢測Ni膜膜厚約為3.5nm，匹配度達0.009081！

即使幾納米的金屬膜已經非常薄了，但這還不是優可測的測量極限！優可測的薄膜厚度測量儀擁有超高分辨率1?，精度達0.1nm，也就是說，就算薄膜厚度只有1nm，我們的儀器同樣可以精確測量！

“沒想到優可測在薄膜厚度測量領域的造詣如此之高，測量結果如此精確，這對我們的研究有很大的幫助，非常感謝優可測工程師的專業性和及時性?！笨蛻羰盏綑z測報告后，對優可測薄膜厚度測量儀稱贊連連。

案例二：

某研究院希望能檢測PI膜的膜厚，精度要求0.1nm。優可測工程師得知客戶需求后，使用優可測薄膜厚度測量AF-3000系列為客戶做檢測，得出檢測結果如下：

陶瓷基板上PI膜膜厚測量結果

銅上PI膜膜厚測量結果

如圖可以看出，檢測陶瓷基板上PI膜膜厚為4602.4nm，匹配度達0.009079！檢測銅上PI膜的膜厚為29657.2nm，其匹配度為0.291977。

優可測的薄膜厚度測量儀最高可測10層膜，膜的層數再多也阻擋不了優可測測量的精確性！

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