科普篇 | 膜厚儀測(cè)量原理與應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,各個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品精度要求也越來(lái)越高。優(yōu)可測(cè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷地研發(fā)與試驗(yàn),正式發(fā)布【薄膜厚度測(cè)量?jī)xAF-3000系列】,超高精度的測(cè)量參數(shù)和多層膜的測(cè)量能力,滿足了各行各業(yè)的薄膜測(cè)量需求,助力各行各業(yè)產(chǎn)品的制造與迭代和時(shí)代的進(jìn)步。
薄膜測(cè)量?jī)x是怎么測(cè)量薄膜厚度的?它究竟能測(cè)量多薄的膜呢?

01 測(cè)量原理
AF-3000系列儀器發(fā)出不同波長(zhǎng)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(qiáng)或減弱。
相位差為波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí),產(chǎn)生建設(shè)性疊加,此時(shí)反射率最大;
相位差為半波長(zhǎng)時(shí),出現(xiàn)破壞性疊加,反射率最低;
整數(shù)倍與半波長(zhǎng)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(xué)參數(shù) (n,k) 值,可以推導(dǎo)出這一光學(xué)系統(tǒng)的反射率R(λ,d,n,k)。
當(dāng)在設(shè)備中給光學(xué)參數(shù) (n,k) 賦值,可以計(jì)算得反射率R,使其與設(shè)備測(cè)得反射率R',進(jìn)行比對(duì)通過(guò)強(qiáng)算法計(jì)算,當(dāng)反射率曲線R與實(shí)測(cè)反射率R'曲線完美擬合時(shí),通過(guò)解析干涉圖形,即可求得薄膜的厚度d。

綜上,理論上來(lái)說(shuō),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(cè)量?jī)x來(lái)進(jìn)行測(cè)量。但是一些不透光材料,如金屬在某種情況下也能測(cè)量,當(dāng)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(shí)就能精確測(cè)量出膜的厚度。

02 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
(1)超高精度 分辨率1?
優(yōu)可測(cè)AF-3000系列舍棄傳統(tǒng)的整體波段擬合,采用了獨(dú)特的“分波段擬合算法”,偏差精準(zhǔn)校正,紫外線波段偏差顯著減小,從而實(shí)現(xiàn)超高分辨率1?。
1?是什么概念呢?正常人一根頭發(fā)的直徑約為60μm,1?就相當(dāng)于一根頭發(fā)直徑的六十萬(wàn)分之一!

(2)多層測(cè)量 光譜穩(wěn)定
優(yōu)可測(cè)AF-3000系列舍棄傳統(tǒng)的LED光源,而是采用了光強(qiáng)均勻、頻道穩(wěn)定的“氘燈”和“鎢鹵素?zé)?/span>”,支持測(cè)單層膜、多層膜、液態(tài)膜、氣隙層、粗糙/光滑層、折射率,最高可測(cè)10層膜。一臺(tái)機(jī)器覆蓋多臺(tái)機(jī)器的測(cè)量范圍,測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)。

(3)適用于多場(chǎng)景配置
優(yōu)可測(cè)AF-3000系列支持離線式、在線式、Mapping模式、全自動(dòng)多種測(cè)量場(chǎng)景,同時(shí)可客制化,針對(duì)實(shí)際應(yīng)用滿足客戶的額外需求。同時(shí)提供售后調(diào)試和協(xié)助軟件開發(fā)的服務(wù)。





03 應(yīng)用領(lǐng)域以及行業(yè)需求
當(dāng)前,薄膜厚度測(cè)量在各個(gè)行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用,涉及到:
精密光學(xué)行業(yè)的二氧化硅膜和氟化鈣膜等;

半導(dǎo)體行業(yè)的量子點(diǎn)芯片、光刻膠、GaN涂層等;

新能源/光伏行業(yè)的鈣鈦礦、ITO等;

顯示面板行業(yè)的涂布膜、微流道等;

刀具行業(yè)的表面鍍膜層;

高分子材料行業(yè)的PI膜等等。


04 應(yīng)用案例
案例一:
近期,優(yōu)可測(cè)收到某大學(xué)寄送的樣品,希望能測(cè)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(yōu)可測(cè)薄膜厚度測(cè)量AF-3000系列為客戶做檢測(cè),得出檢測(cè)如下:

可以看出,AF-3000系列在測(cè)量過(guò)程中光波非常穩(wěn)定,檢測(cè)Ni膜膜厚約為3.5nm,匹配度達(dá)0.009081!
即使幾納米的金屬膜已經(jīng)非常薄了,但這還不是優(yōu)可測(cè)的測(cè)量極限!優(yōu)可測(cè)的薄膜厚度測(cè)量?jī)x擁有超高分辨率1?,精度達(dá)0.1nm,也就是說(shuō),就算薄膜厚度只有1nm,我們的儀器同樣可以精確測(cè)量!
“沒想到優(yōu)可測(cè)在薄膜厚度測(cè)量領(lǐng)域的造詣如此之高,測(cè)量結(jié)果如此精確,這對(duì)我們的研究有很大的幫助,非常感謝優(yōu)可測(cè)工程師的專業(yè)性和及時(shí)性?!笨蛻羰盏綑z測(cè)報(bào)告后,對(duì)優(yōu)可測(cè)薄膜厚度測(cè)量?jī)x稱贊連連。
案例二:
某研究院希望能檢測(cè)PI膜的膜厚,精度要求0.1nm。優(yōu)可測(cè)工程師得知客戶需求后,使用優(yōu)可測(cè)薄膜厚度測(cè)量AF-3000系列為客戶做檢測(cè),得出檢測(cè)結(jié)果如下:


如圖可以看出,檢測(cè)陶瓷基板上PI膜膜厚為4602.4nm,匹配度達(dá)0.009079!檢測(cè)銅上PI膜的膜厚為29657.2nm,其匹配度為0.291977。
優(yōu)可測(cè)的薄膜厚度測(cè)量?jī)x最高可測(cè)10層膜,膜的層數(shù)再多也阻擋不了優(yōu)可測(cè)測(cè)量的精確性!
