膜厚仪

Filmetrics

反射式光谱薄膜膜厚测量系统

KLA-Filmetrics 膜厚测量系统利用光谱反射技术实现薄膜厚度的精准测量，

其测量范围从nm-mm   ,可实现基本上所有光滑的、半透明的或低吸收系数

的薄膜都可以测绘，如光刻胶、氧化物、 硅或者其他半导体膜、有机薄膜、

导电透明薄膜等膜厚精准测量，被广泛应用于半导体、微电子、 生物医学

等领域。

I 如何测量膜厚

反射率R为与材料n&k、 厚度d以及波长有关的函数，已知n值时，经过测

量可得R曲线，从而求得厚度d。

I 我们测量需要什么?

■ 材料 ：全都是至少有部分透明的薄膜，加上所有的半导体(透明或不透明)。

薄膜在外观上至少要有某种程度的光泽。

■ 厚度范围：我们能测量从 nm 到 mm  的厚度。

■ 可测量的层数： 我们通常能够测量某个薄膜堆内的最多三层独立薄膜。

在某些情况下，我们能够测量到几十层。

■ 基板材料：如果薄膜位于粗糙基板(其中包括大多数金属)上的话， 一般不能

测量薄膜的折射率。 此外，粗糙基板还将zui低的可测量薄膜厚度限制为大约50nm。

■ 所需的信息：我们必须知道目前存在所有薄膜的分类、特征和标称厚度，

不管它们是否有待于测量。

I 我们可以测量什么?

I 如何测量?

Filmetrics 产品线

I F10 系列-低成本的薄膜测量专用仪器

I F20 系列-高性价比单点薄膜测量系统

不同的F20仪器主要是根据波长范围来加以区分的。标准的F20 是我们最为普遍的产品。

较短的波长(例如 F20-UV) 一般用于测量较薄的薄膜，而较长的波长则可以用来测量更厚、

更不平整以及更不透明的薄膜。

I F30 系列-在线监控工具

用 F30 光谱反射率系统实时测量沉积速率、沉积层厚度、光学常数(n 和 k 值)和半导体以及

电介质层的均匀性，是监控薄膜沉积最强有力的工具。

I F3-sX  系列-毫米级膜厚测量的选择

I F40 系列-显微镜制式膜厚测量系统

I F50/F54/F60 系列-自动膜厚测量系统

不同的 F50 仪器是根据波长范围来加以区分的。标准的 F50 是很受欢迎的产品。一般较短

的波长(例如 F50-UV)  可用于测量较薄的薄膜，而较长的波长则可以用来测量更厚、更不

平整以及更不透明的薄膜。

Filmetrics 应用案例

I 铟锡氧化物与透明导电氧化物

液晶显示器，有机发光二极管变异体，以及绝大多数平面显示器技术都依靠透明导电氧化物 

(TCO) 来传输电流，并作每个发光元素的阳极。和任何薄膜工艺一样，了解组成显示器各层

物质的 厚度至关重要。对于液晶显示器而言，就需要有测量聚酰亚胺和液晶层厚度的方法，

对有机发光二 极管而言，则需要测量发光、电注入和封装层的厚度。

在测量任何多个层次的时候，诸如光谱反射率和椭偏仪之类的光学技术需要测量或建模估算

每 一个层次的厚度和光学常数(反射率和 k 值)。

■ Filmetrics 的优势

Filmetrics 已经开发出简便易行而经济有效的方法，利用光谱反射率精准测量氧化铟锡。

将新型的氧化铟锡模式和 F20-EXR, 很宽的400-170Onm 波长相结合，从而实现氧化铟锡

可靠的“一键” 分析。氧化铟锡层的特性一旦得到确定，剩余显示层分析的关键就解决了。

不管您参与对显示器的基础研究还是制造，Filmetrics 都能够提供您所需要的..

■测量液晶层                                                ■ 测量有机发光二极管层

-聚酰亚胺、硬涂层、液晶、间隙          -发光、电注入、缓冲垫、封装

对于空白样品，我们建议使用F20 系列仪器。对于图案片，Filmetrics 的 F40 用于测量薄膜厚

度已经找到了显示器应用广泛使用。

此案例中，我们成功地测量了蓝宝石和硼硅玻璃基底上铟锡氧化物薄膜厚度。

I 电介质

成千上万的电解质薄膜被用于光学，半导体以及其它数十个行业，而 Filmetrics 的仪器几乎可

以测量所有的薄膜。常见的电介质有：

二氧化硅一最简单的材料之一，主要是因为它在大部分光谱上的无吸收性(k=0), 而且非常接近

化学计量(就是说，硅：氧非常接近1:2)。受热生长的二氧化硅对光谱反应规范，通常被用来做

厚度和折射率标准。Filmetrics能测量3nm 到 1mm 的二氧化硅厚度。

氮化硅一对此薄膜的测量比很多电介质困难，因为硅：氮比率通常不是3:4,而且折射率一般要

与薄膜厚度同时测量。更麻烦的是，氧常常渗入薄膜，生成一定程度的氮氧化硅，增大测量难度。

■测量范例

氮化硅薄膜作为电介质，钝化层，或掩膜材料被广泛应用于半导体产业。这个案例中，我们用

F20-UVX  成功地测量了硅基底上氮化硅薄膜的厚度，折射率，和消光系数。有趣的事，氮化硅

薄膜 的光学性质与薄膜的分子当量紧密相关。使用 Filmetrics专有的氮化硅扩散模型，F20-UVX 

可以很 容易地测量氮化硅薄膜的厚度和光学性质，不管他们是富硅，贫硅，还是分子当量。

I SU-8 光刻胶厚度测量

MEMS  和其他器件的开发和制造中的挑战之一是测量 SU-8 和其他光刻胶的厚度。虽然简单快速，

但旋涂 SU-8  可能是产生所需厚度的不准确方法。由于曝光时间取决于抗蚀剂厚度，因此必须进

行精准测量。此外，由于正性和负性光刻胶可以结合使用来创建复杂的多层结构，因此了解每一 层

的厚度变得非常重要。

■Filmetrics 的优势

Filmetrics 提供一系列的和测绘系统来测量3nm 到 1mm 的单层、多层、以及单独的光刻胶薄膜。

所有的Filmetrics 型号都能通过精准的光谱反射建模来测量厚度(和折射率)。专有的算法使得“一键”

 分析成为可能，通常在一秒钟内即可得到结果。