薄膜技術(shù)在半導體、太陽能電池、平板顯示器和光學鍍膜等領(lǐng)域有著非常廣泛的應用，而膜厚測量是對薄膜表面微觀形貌測試的一個重要環(huán)節(jié)。隨著精密測試技術(shù)的發(fā)展日新月異，對膜層厚度以及表面質(zhì)量的測量精度要求越來越高，傳統(tǒng)機械、電磁等測量手段已經(jīng)跟不上時代的發(fā)展，未來，光電技術(shù)將以其非接觸、無損、高效等優(yōu)勢持續(xù)膜厚測量領(lǐng)域，利用光電設(shè)備與智能算法精準測量薄膜厚度與表面質(zhì)量，助力工藝優(yōu)化與產(chǎn)品升級，推動工業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展。
1.原理介紹
本文介紹了一種采用反射式光譜系統(tǒng)進行膜厚測量的方法，該系統(tǒng)利用了干涉光譜的原理，結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，適合反射光較弱、透明或半透明薄膜表面的測量。
如上圖所示，通過將光源發(fā)出的光經(jīng)光纖探頭射向被測薄膜，光從空氣進入膜層，相當于光疏進入光密介質(zhì)，在膜層的上下表面產(chǎn)生兩個反射光束，在空氣與膜層界面處發(fā)生一次反射，形成一束反射光，而折射進入膜層的光在膜層底部與載體界面處又發(fā)生反射，反射光透過膜層與空氣界面射入空氣，形成第二束反射光，兩束反射光再由接收光纖傳輸，最終被光譜儀采集，由于兩束反射光具有一定的光程差，會形成類似于干涉條紋的光譜，通過入射角度、折射率n以及波峰波谷光譜數(shù)據(jù)利用極值法計算出薄膜的厚度d。厚度越大光譜數(shù)據(jù)越密，波長越長光譜數(shù)據(jù)越稀疏，需要根據(jù)情況選擇合適的波長范圍及光譜分辨率。
2.系統(tǒng)特點
反射式光譜系統(tǒng)不僅可以測量薄膜厚度，還可以測量膜層厚度均勻分布情況，與其他方法相比，這種方式測量如下優(yōu)勢：
? 數(shù)據(jù)處理高效便捷：干涉光譜技術(shù)不需要檢測干涉條紋，可以測量任意位置，能夠即時分析并呈現(xiàn)高精度的膜厚數(shù)據(jù)。
? 非接觸式測量，無損檢測：避免了傳統(tǒng)接觸式測量可能帶來的樣品表面劃痕或污染風險，尤其適用于對表面質(zhì)量要求較高的精密元件和材料。
? 光纖探頭設(shè)計精巧，適應性強：配備的光纖探頭設(shè)計精巧，體積小巧且高度靈活，能夠輕松穿越狹窄空間，深入設(shè)備內(nèi)部進行精確測量。
? 測厚范圍寬且精度高：干涉光譜測膜厚技術(shù)具有寬廣的測量范圍，能夠覆蓋從納米級到微米級甚至更大范圍的薄膜厚度，滿足了不同應用場景下的多樣化需求。同時，其測量精度高，能夠捕捉到微小的厚度變化。
? 高重復性與穩(wěn)定性：干涉光譜測膜厚技術(shù)具備出色的重復性和穩(wěn)定性，即使在長時間連續(xù)測量或惡劣環(huán)境條件下，也能保持測量結(jié)果的準確性和一致性。
綜上所述，干涉光譜測膜厚技術(shù)以其高效的數(shù)據(jù)處理能力、非接觸式無損檢測、精巧的探頭設(shè)計、寬廣的測量范圍與高精度以及高重復性與穩(wěn)定性等優(yōu)勢，在科研和工業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應用潛力和價值。該技術(shù)易于與自動化設(shè)備和控制系統(tǒng)集成，實現(xiàn)測量過程的自動化和智能化。通過與其他設(shè)備的無縫對接，可以構(gòu)建高效的實時在線生產(chǎn)監(jiān)測和質(zhì)量控制體系，進一步提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3.應用領(lǐng)域
? 半導體行業(yè)：薄膜厚度的控制對于芯片制造至關(guān)重要，在集成電路制造中，需要精確控制氧化層、金屬層等薄膜的厚度，以保證器件的性能和穩(wěn)定性。
? 涂料行業(yè)：膜厚測試儀可用于測量涂料的干膜厚度，適當?shù)耐苛虾穸扔兄谔岣咄繉拥姆雷o性能、美觀度和耐久性。
? 光學領(lǐng)域：測量光學鍍膜的厚度，如精密光學行業(yè)中的二氧化硅膜和氟化鈣膜等。光學鍍膜的厚度直接影響光學元件的性能，如反射率、透射率和色散等。
? 新能源/光伏行業(yè)：在新能源和光伏行業(yè)中，膜厚測量用于測量如鈣鈦礦、ITO等薄膜的厚度，精確控制薄膜厚度對于提高光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。
? 顯示面板行業(yè)：膜厚測量儀用于測量涂布膜、微流道等薄膜的厚度，這些薄膜的厚度直接影響顯示面板的顯示效果和性能。
? 高分子材料行業(yè)：在高分子材料行業(yè)中，膜厚測量可用于測量如PI膜等高分子材料的薄膜厚度，其厚度對性能和應用效果有重要影響，如透氣性、阻隔性和機械強度等。
? 科研與高校：膜厚測量用于研究新材料的薄膜生長過程、探索新材料的性質(zhì)等。
綜上所述，膜厚測量在多個領(lǐng)域具有廣泛的應用，其精確度和穩(wěn)定性對于保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升性能和研究進展具有重要意義。
4.產(chǎn)品推薦
北京鑒知技術(shù)有限公司微型光纖光譜儀非常適用于膜厚測量的應用
? 性能較好、可靠性好、性價比較高
? 體積小巧，適合原位快速實時監(jiān)測
? 軟件使用簡單，易操作
? 紫外、可見、近紅外，光譜涵蓋185~2500nm，可快速測量全譜范圍
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