橢偏儀憑借其高速、高精度以及非破壞性的顯著優勢，成為了測量薄膜膜厚與結構的重要工具，廣泛應用于多個前沿領域，包括半導體制造、光學薄膜分析、材料科學、生物傳感器以及微納加工等。接下來，本文將為大家介紹ULVAC-UNECS系列橢偏儀及其在不同領域的具體應用示例。

ULVAC-UNECS系列橢偏儀是集高速、高精度于一身的測量薄膜膜厚和折射率的光譜儀，其產品線豐富多樣，涵蓋獨特的便攜式、靈活的自動式以及專為多種設備設計的內置式型號。

UNECS技術特點概覽：

1. 高速測量：可實現高達20 毫秒/點的高速測量，極大提升測量效率。

2. 適用于可見光譜：波長范圍可選標準類型(530 nm~750 nm)和可見光譜類型(380 nm~760 nm)。

3. 緊湊型傳感器單元：傳感器單元重量輕且非常緊湊，其中UNECS-Portable系列測量部分的重量只有2.2 kg。由沒有任何旋轉機構的光學元件組成，可確保長期穩定運行而無需任何定期維護。

4. 豐富的產品陣容：從便攜類型UNECS-Portable，到手動類型 UNECS-1500M，再到大型基板自動類型UNECS-1500A/2000A/3000A，以及支持大氣/真空環境的內嵌類型UNECS-1M，全方位滿足各類用戶的特定需求。

圖1. UNECS高速光譜橢偏儀型號^[1]

視頻展示了UNECS-Portable便攜式橢偏儀的實際測試情況，展現了高速測量和機體的小型化的優勢。

1. 有機材料

【測量模型】有機EL：Alq3 /玻璃；結構：單層膜（同時測量膜厚和折射率）

表1. 橢偏儀和臺階儀測量Alq3 /玻璃單層膜的數據對比

2. 太陽能電池材料

【測量模型】SiO₂ /μc-Si/玻璃；結構：2層膜

分別利用橢偏儀與臺階儀對該多層膜樣品進行表征，測試結果（參見表2）進一步展示了兩者之間的關聯性和數據的可靠性。

表2. 橢偏儀和臺階儀測量SiO₂ /μc-Si/玻璃多層膜的數據對比

3. 半導體（工業樣品）

【測量模型】光刻膠/Si；結構：單層膜

為驗證橢偏儀測試的重復性和可靠性，對膜厚為50 nm的光刻膠進行了連續10次的重復測試，結果如表3所示，其標準偏差σ極低，說明橢偏儀測量的重復性極佳。

表3. 膜厚重復性測試

4. 高介電常數材料

【測量模型】ALD成膜 HfO₂（氧化鉿）；結構：單層-極薄膜

樣品1：5 nm HfO₂/自然氧化SiO₂膜/Si基底

樣品2：2 nm HfO₂/自然氧化SiO₂膜/Si基底

UNECS橢偏儀展現出卓越的測量能力，它不僅可以測量平整樣品，還能夠對具有一定表面形貌的樣品進行2D/3D表征。針對厚度不均的納米級薄膜樣品，例如5 nm HfO₂/ SiO₂/Si和2 nm HfO₂/ SiO₂/Si 膜層樣品，在樣品中心區域附近測試了44個點位，全面評估了膜厚的最大值、最小值、平均值及均一性等參數（詳見表4）。值得注意的是，在硅片中心附近測得的HfO₂膜厚度（分別為5.85 nm與2.46 nm）與TEM（透射型電子顯微鏡）測得的值（6.0 nm與2.5 nm）高度吻合。

表4. UNECS測量超薄HfO₂膜厚的分布

此外，UNECS橢偏儀還具備高效生成樣品膜厚2D分布圖的能力。如圖2所示，這一功能使研究人員能夠迅速直觀地掌握整個分析區域內膜厚的空間變化情況，為薄膜產品的質量控制、工藝參數的精細調整以及生產流程的持續優化提供了強有力的數據支持與科學依據。

圖2. UNECS橢偏儀測量膜厚的分布圖

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