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科普篇 | 薄膜厚度测量仪测量原理与应用

发布时间:2023-08-18 23:34:06 来源:维科号

随着科学技术的日益发展,各个领域的产品精度要求也越来越高。优可测技术团队经过不断地研发与试验,正式发布【薄膜厚度测量仪AF-3000系列】,超高精度的测量参数和多层膜的测量能力,满足了各行各业的薄膜测量需求,助力各行各业产品的制造与迭代和时代的进步。


【资料图】

薄膜测量仪是怎么测量薄膜厚度的?它究竟能测量多薄的膜呢?

01 测量原理

AF-3000系列仪器发出不同波长的光波穿透样品膜层,膜的上下表面反射光被仪器接收,反射光相互之间的相位差增强或减弱。

相位差为波长整数倍时,产生建设性叠加,此时反射率最大;

相位差为半波长时,出现破坏性叠加,反射率最低;

整数倍与半波长之的叠加,反射率介于最大与最小反射之间。

这一相位差的变化,取决于薄膜的厚度d和折射率n已知材料的光学参数 (n,k) 值,可以推导出这一光学系统的反射率R(λ,d,n,k)。

当在设备中给光学参数 (n,k) 赋值,可以计算得反射率R,使其与设备测得反射率R",进行比对通过强算法计算,当反射率曲线R与实测反射率R"曲线完美拟合时,通过解析干涉图形,即可求得薄膜的厚度d。

优可测薄膜厚度测量仪原理示意图

综上,理论上来说,只有透明或半透明材料制成的薄膜才可被光波穿透,从而可用薄膜厚度测量仪来进行测量。但是一些不透光材料,如金属在某种情况下也能测量,当金属膜仅有几百纳米甚至是几纳米薄的情况下,也能被部分光波穿透,这时就能精确测量出膜的厚度。

02 产品优势

(1)超高精度 分辨率1Å

优可测AF-3000系列舍弃传统的整体波段拟合,采用了独特的“分波段拟合算法”,偏差精准校正,紫外线波段偏差显著减小,从而实现超高分辨率

是什么概念呢?正常人一根头发的直径约为60μm,1Å就相当于一根头发直径的六十万分之一

(2)多层测量 光谱稳定

优可测AF-3000系列舍弃传统的LED光源,而是采用了光强均匀、频道稳定的“氘灯”和“钨卤素灯”,支持测单层膜、多层膜、液态膜、气隙层、粗糙/光滑层、折射率,最高可测10层膜。一台机器覆盖多台机器的测量范围,测量结果更加精准。

(3)适用于多场景配置

优可测AF-3000系列支持离线式、在线式、Mapping模式、全自动多种测量场景,同时可客制化,针对实际应用满足客户的额外需求。同时提供售后调试和协助软件开发的服务。

03 应用领域以及行业需求

当前,薄膜厚度测量在各个行业中具有广泛的应用,涉及到:

精密光学行业的二氧化硅膜和氟化钙膜等;

半导体行业的量子点芯片、光刻胶、GaN涂层等;

新能源/光伏行业的钙钛矿、ITO等;

显示面板行业的涂布膜、微流道等;

刀具行业的表面镀膜层;

高分子材料行业的PI膜等等。

04 应用案例

案例一:

近期,优可测收到某大学寄送的样品,希望能测量硅片表面镀的金属镍膜,用于研究使用,厚度仅几纳米!工程师得知客户需求后,使用优可测薄膜厚度测量AF-3000系列为客户做检测,得出检测如下:

镍膜膜厚测量结果

可以看出,AF-3000系列在测量过程中光波非常稳定,检测Ni膜膜厚约为3.5nm,匹配度达0.009081

即使几纳米的金属膜已经非常薄了,但这还不是优可测的测量极限!优可测的薄膜厚度测量仪拥有超高分辨率,精度达0.1nm,也就是说,就算薄膜厚度只有1nm,我们的仪器同样可以精确测量!

“没想到优可测在薄膜厚度测量领域的造诣如此之高,测量结果如此精确,这对我们的研究有很大的帮助,非常感谢优可测工程师的专业性和及时性。”客户收到检测报告后,对优可测薄膜厚度测量仪称赞连连。

案例二:

某研究院希望能检测PI膜的膜厚,精度要求0.1nm。优可测工程师得知客户需求后,使用优可测薄膜厚度测量AF-3000系列为客户做检测,得出检测结果如下:

陶瓷基板上PI膜膜厚测量结果

铜上PI膜膜厚测量结果

如图可以看出,检测陶瓷基板上PI膜膜厚为4602.4nm,匹配度达0.009079!检测铜上PI膜的膜厚为29657.2nm,其匹配度为0.291977

优可测的薄膜厚度测量仪最高可测10层膜,膜的层数再多也阻挡不了优可测测量的精确性!

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