中文字幕欧美日本,亚洲国产制服丝袜av,一卡二卡av在线

玉崎科學儀器（深圳）有限公司

中級會員·2年

聯系電話

15815550998

您現在的位置：首頁> 技術文章 > 大塚電子顯微分光膜厚儀 OPTM series 技術文獻

產品分類品牌

YANACO柳本

玉崎科學儀器（深圳）有限公司

中級會員·2年

聯系人：: 林英

電話：: 158-1555-0998

手機：: 15815550998

售后：: 15815550998

地址：: 深圳市龍華區龍華街道松和社區匯食街一巷7號7層

個性化：: www.shashinkagaku.com

網址：

在線咨詢給我留言

掃一掃訪問手機商鋪

大塚電子顯微分光膜厚儀 OPTM series 技術文獻

2026-3-23　　閱讀(478)

摘要

OPTM series 顯微分光膜厚儀是大塚電子（Otsuka Electronics）開發的一款基于顯微分光光度技術的高精度膜厚測量設備。該設備通過測量顯微區域的光譜反射率，實現對薄膜厚度與光學常數（折射率 n、消光系數 k）的精準解析。OPTM series 采用集成式測量頭設計，單點測量時間小于1秒，最小測量光斑可達 φ3 μm，膜厚測量范圍覆蓋 1 nm 至 92 μm（取決于波長配置），支持最多50層多層膜的同步解析。本文系統闡述 OPTM series 的測量原理、系統架構、關鍵技術特性及典型應用場景，旨在為半導體、平板顯示、光學鍍膜等領域的薄膜測量技術人員提供全面的技術參考。

關鍵詞：顯微分光；膜厚測量；光學常數分析；微區測量；非接觸測量

1 引言

隨著微電子、光電子及新材料產業的快速發展，薄膜技術的應用日益廣泛。在半導體制造、平板顯示、光學鍍膜、硬質涂層等領域，薄膜厚度與光學常數的精確控制直接關系到器件性能與良率。傳統的膜厚測量方法如探針法、橢偏儀法等各有局限：探針法存在接觸損傷風險，橢偏儀雖精度高但測量速度較慢且對樣品形狀要求嚴格。

顯微分光膜厚技術應運而生，它將分光光度測量與顯微鏡光學系統相結合，實現了微區、非接觸、非破壞的快速膜厚測量。OPTM series 作為這一技術路線的代表產品，憑借其高精度、高速度、寬量程和多層解析能力，在研發與生產現場獲得廣泛應用。本文從技術角度系統介紹 OPTM series 的工作原理與性能特性。

2 測量原理

2.1 光干涉法基本原理

OPTM series 的核心測量原理建立在光學干涉理論之上。當一束寬譜光垂直入射至薄膜樣品表面時，光線在薄膜的上表面和下表面分別發生反射。這兩束反射光之間存在光程差（Optical Path Difference, OPD），其數值由薄膜厚度 $d$ 和材料折射率 $n$ 決定：

$Δ = 2 n d$

兩束反射光發生干涉，形成隨波長變化的干涉光譜。干涉光強可表示為：

$I (λ) = I_{1} + I_{2} + 2 \sqrt{I_{1} I_{2}} \cos ? (\frac{4 π n d}{λ})$

式中 $I_{1}$ 和 $I_{2}$ 分別為上表面和下表面反射光的強度， $λ$ 為波長。干涉光譜中相鄰波峰或波谷的間距與薄膜厚度成反比關系：膜厚較厚時干涉條紋密集，膜厚較薄時條紋稀疏。

2.2 反射率測量

與常規光學膜厚儀僅解析干涉頻率不同，OPTM series 能夠高精度測量反射率（反射光強相對于入射光強的比值）。這一能力源于其精密的光學系統設計和 NIST 可追溯的標準樣品校準。反射率的精確獲取使得設備能夠：

準確解析薄膜的光學常數（n, k）
區分不同材料組成的多層膜結構
評估薄膜的粗糙度和界面狀態

2.3 多層膜解析算法

針對多層膜結構，OPTM series 支持最多50層的同步解析。每層薄膜由其厚度和復折射率描述，整個膜系的光學響應可通過傳輸矩陣法（Transfer Matrix Method, TMM）建模。設備內置的多種分析算法包括：

峰谷法（Peak-Valley Method）：適用于單層膜快速測量
快速傅里葉變換法（FFT Method）：通過頻率域分析計算厚度
非線性最小二乘法：通過擬合實測光譜與理論模型獲得厚度與光學常數
優化算法：針對復雜多層結構的高精度解析

2.4 透明基板背面反射去除技術

對于玻璃等透明基板上的薄膜測量，基板背面反射會疊加于薄膜干涉信號之上，導致測量誤差。OPTM series 采用技術（第 5172203 號）解決這一問題：通過物鏡光學系統物理去除內部反射，即使對于透明基板也能實現高精度測量。此外，對于具有光學異向性的薄膜或 SiC 等特殊樣品，該技術同樣能夠排除基板影響，單獨解析上層薄膜。

3 系統架構與規格

3.1 產品系列與選型

OPTM series 提供三種基本配置類型，以適應不同的應用場景：

類型	型號后綴	特點	適用場景
自動XY平臺型	-A	集成自動載物臺，支持多點測繪	批量樣品檢測、全表面Mapping
固定框架型	-F	結構緊湊，適合標準樣品測量	研發實驗室、單品檢測
嵌入頭型	-H	測量頭獨立，可定制集成	產線集成、inline檢測

根據光譜范圍與膜厚量程，分為三個光譜規格：

型號	波長范圍	膜厚范圍	感光元件	光源
OPTM-A1/F1/H1	230 ~ 800 nm	1 nm ~ 35 μm	CCD	氘燈 + 鹵素燈
OPTM-A2/F2/H2	360 ~ 1100 nm	7 nm ~ 49 μm	CCD	鹵素燈
OPTM-A3/F3/H3	900 ~ 1600 nm	16 nm ~ 92 μm	InGaAs	鹵素燈

3.2 顯微鏡光學系統

OPTM series 的核心創新在于將分光光度測量功能集成于顯微鏡光學系統之中。測量頭集成了膜厚測量所需的全部光學組件，包括光源、分光元件、光譜儀和成像系統。

物鏡配置：

物鏡類型	倍率	測量光斑	視野范圍
反射物鏡	10x	Φ20 μm	Φ800 μm
反射物鏡	20x	Φ10 μm	Φ400 μm
反射物鏡	40x	Φ5 μm	Φ200 μm
可視折射型	5x	Φ40 μm	Φ1,600 μm

通過優化光路設計，最小測量光斑可達 φ3 μm，能夠滿足微細圖案、微小器件區域的定點測量需求。

3.3 硬件規格（自動XY平臺型）

外形尺寸：556(W) × 566(D) × 618(H) mm
重量：約 66 kg
樣品尺寸：200 × 200 × 17 mm
功耗：500 ~ 750 VA
電源：AC 90-110 V / 200-240 V 可選

3.4 軟件功能

OPTM series 配備直觀易用的分析軟件，主要功能包括：

初學者解析模式：簡化建模流程，未經培訓的操作人員也可輕松完成光學常數分析
宏功能：支持自定義測量序列，適用于批量檢測與自動化流程
多點相同分析：針對超薄膜（≤100 nm），通過分析不同厚度樣品同時求解 n、k、d，解決厚度與光學常數耦合問題
界面系數模型：針對粗糙基板，通過界面系數補償散射引起的反射率降低，實現準確測量
非干涉層模型：支持透過玻璃等密封層測量內部薄膜（如有機EL材料）

4 關鍵技術特性

4.1 微區測量能力

OPTM series 的最小測量光斑達到 φ3 μm，這一特性使其能夠對微細結構進行精確測量：

半導體器件：晶體管單元、TSV結構周邊
平板顯示：RGB像素單元、TFT陣列
微小光學元件：透鏡頂點、鏡片邊緣中心

通過顯微鏡成像系統，操作者可實時觀察測量位置，確保對焦準確，實現“所見即所測"。

4.2 高速測量性能

單點測量時間小于1秒（含對焦與測量），這一速度優勢使其能夠滿足產線高節拍檢測需求。對于需要全表面厚度分布測繪的應用，配合自動XY平臺可快速完成多點測量。

4.3 寬波長與寬量程覆蓋

三檔波長配置覆蓋紫外至近紅外波段（230-1600 nm），膜厚測量范圍從1 nm至92 μm，能夠適應從原子層沉積（ALD）超薄膜到厚膜涂層的各類測量需求。用戶可根據樣品特性選擇合適的光譜配置。

4.4 非接觸無損測量

光學測量方式使 OPTM series 避免與樣品表面的物理接觸，從根本上消除了劃傷、污染風險。這一特性對于以下應用尤為重要：

軟質薄膜（光刻膠、有機材料）
精密光學元件
已完成圖形化的半導體晶圓
現場摩擦界面原位觀察

4.5 多層膜與光學常數解析

OPTM series 能夠同步解析最多50層多層膜結構，每層均可獲得厚度與光學常數（n, k）。光學常數的精確解析使設備不僅能測量厚度，還能評估膜質——對于 DLC 等材料，折射率 n 與 Sp2/Sp3 比率及硬度存在相關性，因此通過 n 值可間接評估涂層力學性能。

4.6 粗糙基板補償技術

對于表面粗糙度較大的基板（如發絲成品鋁基板），測量光發生散射導致反射率降低，直接影響厚度測量精度。OPTM series 采用界面系數模型，將表面粗糙層模擬為材料與空氣的混合層（1:1比例），通過模型擬合同時解析粗糙度與膜厚。

4.7 可追溯性與校準

設備通過 NIST（美國國家標準與技術研究院）認證的標準樣品進行校準，確保測量結果的可追溯性。

5 典型應用案例

5.1 半導體行業：SiO?/SiN 膜厚測量

在半導體晶體管制造中，SiO?（二氧化硅）用作絕緣膜，SiN（氮化硅）用作高介電常數絕緣膜或 CMP 阻擋層。為精確控制工藝，這些膜層的厚度需嚴格監控。OPTM series 可實現非破壞性、高精度測量，單點測量僅需1秒。

5.2 FPD行業：彩色光阻（RGB）膜厚測量

彩色濾光片制造中，RGB三色光阻依次涂布、曝光、顯影。若光阻厚度不均，會導致圖案變形和顏色偏差。OPTM series 的 φ3-10 μm 微光斑可對單個像素進行定點測量，支持彩色濾光片膜厚管理。

5.3 FPD行業：ITO 膜傾斜結構解析

ITO 膜退火處理后，氧狀態和結晶性變化導致膜厚產生階段性傾斜。OPTM series 的傾斜模式可從上下界面的 n、k 值出發，對傾斜程度進行定量測量。

5.4 DLC涂層：有形狀實際樣品測量

傳統 DLC 涂層評估需使用平坦測試件進行破壞性測試，無法反映實際工件（如立銑刀）的真實狀態。OPTM series 采用顯微鏡光學系統，可對刀具頂端等有形狀部位進行非破壞性直接測量，明確不同部位的膜厚差異，為工藝優化提供依據。

5.5 DLC涂層：摩擦界面原位觀察

名古屋大學梅原德次教授團隊將 OPTM 與銷-盤式摩擦試驗機結合，通過透光藍寶石圓盤實時觀察油中 CNx 膜的摩擦界面。研究揭示了摩擦過程中結構變化層（0.7-5.7 nm）的演變與體積極化率變化，闡明了 DLC 低摩擦性能的形成機制。

5.6 超薄薄膜：多點相同分析

對于厚度 ≤100 nm 的超薄膜，厚度與光學常數耦合導致傳統擬合方法精度下降。OPTM series 采用多點相同分析法：測量多個不同厚度的樣品，假設 n、k 相同，同時擬合求解，可高精度獲得超薄膜的 n、k、d。

5.7 硬涂層：HC膜厚度測量

高性能薄膜常需硬涂層（HC）提供耐磨、抗沖擊性能。HC膜厚度不當時可能引發翹曲、外觀不均勻等不良。OPTM series 可快速測量 HC 膜厚度，支持品質管控。

5.8 封裝器件：非干涉層模型

有機 EL 材料易受氧氣和水分影響，成膜后需立即用玻璃密封。OPTM series 的非干涉層模型可透過玻璃和空氣層測量內部膜厚，適用于封裝狀態下的 OLED 器件評估。

6 技術優勢總結

特性	OPTM series 優勢	傳統方法對比
測量原理	顯微分光干涉+反射率	橢偏儀（速度慢）、探針法（接觸損傷）
測量光斑	φ3-40 μm 可選	常規膜厚儀光斑≥1 mm
測量速度	<1秒/點	橢偏儀數秒至數十秒/點
膜厚范圍	1 nm ~ 92 μm（型號可選）	單一設備覆蓋范圍有限
多層解析	最多50層	通常≤5層
光學常數	n, k 同步解析	需額外設備或無法解析
透明基板	技術去除背面反射	測量誤差大
粗糙基板	界面系數模型補償	測量值偏低
樣品形狀	透鏡、刀具等有形狀可測	多要求平整樣品

7 結論

OPTM series 顯微分光膜厚儀基于光干涉原理，將分光光度測量與顯微鏡光學系統深度融合，實現了微米級光斑、亞秒級速度、納米級精度的薄膜厚度與光學常數測量。其寬波長覆蓋（230-1600 nm）、寬量程（1 nm-92 μm）、多層解析（50層）能力，使其能夠滿足半導體、平板顯示、光學鍍膜、硬質涂層等多元領域的測量需求。

核心技術優勢包括：φ3 μm 微區測量能力、反射率精準解析、透明基板背面反射去除、粗糙基板補償模型、超薄膜多點相同分析等。特別是通過光學常數（n, k）的精確解析，OPTM series 不僅能測量厚度，還能評估膜質，為材料研究與工藝監控提供了更豐富的信息維度。

實際應用案例表明，OPTM series 在半導體絕緣膜測量、彩色濾光片光阻檢測、DLC 涂層評估、摩擦界面原位觀察等方面均展現出優異性能。其非接觸、非破壞、快速測量的特性，使其成為研發實驗室與生產現場薄膜厚度監控的理想選擇。

上一篇：日本SEKONIC世光照度計：技術詳解與應

下一篇：大塚電子SM-100系列智能薄膜厚度計工作