从纳米到毫米！一篇看懂膜厚仪选型技巧

在半导体、微电子、光学、显示、新能源、汽车、航空航天等行业，薄膜厚度测量都起着关键作用。如：芯片制造中的光刻胶和介电层、MEMS器件的功能薄膜、光伏电池的减反射膜、钙钛矿太阳能电池的功能层等等。

各行各业测量薄膜厚度的目的是：质量控制、成本控制以及技术研发，避免因薄膜厚度影响产品的功能性与安全性，精确到纳米级把控降本空间，突破技术研发瓶颈。

那么怎么选择合适的膜厚仪呢？今天，小优博士为大家提供选择技巧！

膜厚仪-按测量原理分类

1、光谱反射/光干涉法

• 原理：通过分析薄膜表面与基底反射光的干涉现象，结合光谱反射率以及折射率计算厚度。如：优可测薄膜厚度测量仪AF系列。

• 适用场景：半导体光刻胶、液晶显示膜、光学镀膜、量子点等透明/半透明薄膜，厚度范围覆盖1nm至250μm。

Atometrics薄膜厚度测量仪AF系列

• 理论上来说，只有透明/半透明材料制成的薄膜才可被光波穿透，从而可用光干涉原理的膜厚仪来进行测量。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。

Atometrics薄膜厚度测量仪AF系列

2、磁性测厚法

• 原理：通过测量磁性基体上非磁性涂层引起的磁阻变化来确定厚度。

• 适用场景：导磁金属基材上的非导磁涂层，如钢结构防腐层、汽车喷涂等。

3、涡流测厚法

• 原理：利用高频交变电流在线圈中产生电磁场，导电金属基体上的非导电涂层会改变涡流反馈信号，从而计算厚度。

• 适用场景：导电金属基材的非导电涂层，如航空航天器表面、铝制品氧化膜等。

4、荧光X射线法

• 原理：通过X射线激发材料释放荧光，分析荧光能量和强度来测定镀层成分及厚度。

• 适用场景：多层镀层或复杂成分涂层的无损检测，如电子元件镀层、合金材料等。

5、超声波测厚法

• 原理：利用超声波在涂层与基体界面反射的时间差计算厚度。

• 适用场景：多层涂镀层或磁性/涡流法无法测量的场合，但国内应用较少。

6、电解测厚法

• 原理：通过电解溶解涂层，根据电流消耗计算厚度，属于破坏性检测。

• 适用场景：实验室中对精度要求不高的涂层分析。

7、放射测厚法

• 原理：利用放射性同位素发射的粒子穿透涂层后的衰减程度测量厚度。

• 适用场景：特殊工业环境（如高温、高压），但成本高昂。

膜厚仪-按薄膜厚度量级分类

1、纳米级（1nm–100nm）

• 测量技术：光谱椭偏仪、高精度分光干涉膜厚仪（如Atometrics AF-3000系列）、白光干涉法（如Atometrics AM系列）。

• 应用：半导体薄膜（如氮化硅、光刻胶）、钙钛矿、量子点等。

Atometrics白光干涉仪AM系列

2、亚微米级（100nm–1μm）

• 测量技术：高精度分光干涉膜厚仪（如Atometrics AF-3000系列）、白光干涉仪（如Atometrics AM系列）。

• 应用：光学镀膜、MEMS器件薄膜等。

Atometrics薄膜厚度测量仪AF系列

3、微米级（1μm–100μm）

• 测量技术：磁性法、涡流法、高精度分光干涉膜厚仪（如Atometrics AF-3000系列）。

• 应用：工业防腐涂层、印刷电路板镀层等。

Atometrics薄膜厚度测量仪AF系列

4、毫米级（>100μm）

• 测量技术：超声波法、高精度分光干涉膜厚仪（如Atometrics AF-3000系列）、光谱共焦技术（如Atometrics AP-5000系列）。

• 应用：厚膜涂层、复合材料等。

Atometrics光谱共焦位移传感器AP系列

综合上述两种考虑层面：测量原理与厚度量级，可以极大缩小适合待测薄膜的测量产品范围。然后结合测量效果、精度要求、测量效率与仪器成本等各方面，即可选定最合适的薄膜厚度测量方式。