在薄膜测量领域，Filmetrics F20 膜厚仪是一款很有代表性的产品。从1995年问世到现在，它卖了将近三十年，全球累计出货量早已上万台，至今依然是很多实验室和产线上的常用设备。这篇文章想聊聊F20膜厚仪这款机器是怎么来的、经历了哪些重要变化，以及它和中国的故事。
1995年之前，市面上能做薄膜厚度测量的仪器价格很高，一台商用膜厚仪通常要五万美元甚至更多。操作这些设备也十分繁杂，需要经过专业培训，测一次样品往往要花几分钟甚至几小时。对于很多中小型企业和高校实验室来说，这个门槛确实有点高。Filmetrics的创始团队看到了这个问题。他们的想法很直接：能不能做一台价格更低、操作更简单、测量速度更快的膜厚测量仪？如果能做到，应该会有很多人愿意用。
技术上，他们选择了一条和传统椭偏仪不同的路线，使用微型光纤光谱仪配合白光反射光谱的原理。当白光照射到薄膜表面时，薄膜上下表面反射的光会发生干涉，通过分析干涉光谱的特征，再结合已知的材料光学常数，就能计算出薄膜的厚度。这个方法不需要复杂的机械运动，也不需要样品制备。他们把核心的光学部件、光谱仪和电子元件集成在一个小盒子里，通过Windows界面操作。F20 膜厚仪就这样诞生了。
F20膜厚仪推出并大卖后，Filmetrics并没有停止脚步。从1995年到1998年，硬件和软件都在持续改进。
1996年，F20膜厚仪和同期的F30开始支持测量折射率（n）和消光系数（k），也支持多层膜堆叠中每层膜的厚度和光学常数分析。接口方面，从最早的模拟卡换成了标准并口，用户可以自己配电脑来使用。
1997年，技术继续推进。F20膜厚仪随着市面技术的发展，其测量的能力逐步完善，同时Filmetrics也在扩展产品线。
1998年对F20膜厚仪来说是个重要的年份。这一年，Photonics Spectra杂志将F20膜厚仪评为"Circle of Excellence"奖，入选当年的25项最佳新产品之一。同年，F20膜厚仪开始支持UV紫外光谱仪选配，波长范围覆盖215-670nm，最小测量厚度从10nm降到了3nm。这意味着F20-UV膜厚仪的雏形在1998年就已经出现了。
也在同一年，Filmetrics推出了一些相关产品，比如F40（可接到显微镜上，实现小光斑测量）、F50（带电动平台的膜厚测绘仪）等。这些产品虽然型号不同，但底层技术和F20膜厚仪是相通的。
2001年，Filmetrics推出了一款整晶圆膜厚成像系统STMapper，用了高光谱成像技术。这款产品后来拿到了R&D 100大奖，不过在F20膜厚仪主线上，这一年主要是积累经验。
2000年，Filmetrics迎来了一个里程碑：第1000台膜厚仪出货。根据他们当时的统计，Filmetrics已经成为全球销售量较高的膜厚仪厂商之一。
2003年，F20膜厚仪迎来了一次比较大的升级：
接口从并口升级为USB接口，适配新一代电脑
标配光谱仪升级为Vis-NIR（400-1000nm），可测15nm到50μm
开始提供NIR近红外光谱仪选配（950-1700nm），可测100nm到100μm
F20-EXR膜厚仪正式推出，同时配备可见光和近红外两个光谱仪，测量范围覆盖15nm到100μm
F20-EXR膜厚仪的推出，主要是为了满足一些需要测量更厚膜层的用户——比如做光学镀膜的客户，他们手上的多层膜厚度通常在几十到一百微米级别，基础版F20膜厚仪有点不够用。
2007年，又是一轮升级：
USB接口升级为USB 2.0高速版（480Mbps）
UV-Vis光谱仪升级，覆盖200-1100nm，可测1nm到40μm
F20-CP膜厚仪（接触式探头）加入了AutoBaseline技术，探头接触样品时自动补偿光学系统变化，精度和稳定性有所提升
这一年之后，F20膜厚仪的产品矩阵基本成型：有基础版（可见光）、UV版（深紫外）、EXR版（可见光+近红外）、NIR版（近红外）、CP版（接触式探头），用户可以根据自己的样品类型选择合适的配置。
Filmetrics进入中国市场的时间不算早。2000年代中期，有一些贸易商把F20膜厚仪带到中国，但本土化的技术支持比较薄弱。用户买了设备，遇到问题要发邮件到美国总部，时差和语言都不太方便。
2012年，优尼康科技在香港成立。创始团队在精密测量领域有多年经验，他们看到F20膜厚仪在中国有市场潜力——设备轻巧、操作门槛低、价格有竞争力，适合中国快速发展的半导体和光电产业。经过和Filmetrics的沟通，优尼康成为了Filmetrics在中国的授权经销商。
最初几年，优尼康做的核心工作很简单。把服务做好。客户想先试试效果，他们就免费帮忙测样；客户买了设备，他们派人上门安装和培训；客户遇到技术问题，几个小时内响应解决。优尼康还带着F20膜厚仪参加行业展会、跑高校实验室做演示，逐步建立了口碑。
到2016年前后，Filmetrics看到优尼康的覆盖能力和客户满意度确实比较突出，于是将中国区独家代理的资质授予了优尼康。此后优尼康继续扩展服务网络：上海、东莞、天津、成都、苏州、北京等地都设立了分支机构，目前服务客户超过2000家，其中高校和研究所超过300家。
2019年3月6日，半导体检测设备企业KLA完成了对Filmetrics的收购。Filmetrics成为KLA Instruments的一部分，品牌和产品线都保留了下来。
对F20膜厚仪用户来说，这次收购带来的变化主要是在后端，品控体系接入了KLA的标准，备件供应和全球服务网络比以前更完善了。优尼康作为中国独家代理商，也拓展了业务范围，除了F20膜厚仪之外，还可以为客户提供KLA的其他产品，比如Alpha Step台阶仪、Profilm3D光学轮廓仪等。
加入KLA之后，F系列膜厚仪产品线并没有停下。2024年，KLA Instruments推出了F54-XYT-300——一款支持300mm晶圆的全自动膜厚测绘系统，还可以选配红外相机，穿透减薄后的硅片成像。这条产品线虽然型号迭代了，但底层技术路线依然延续了F20膜厚仪当年奠定的基础：微型光纤光谱仪+白光反射光谱+Windows软件操作。
到今天，F20膜厚仪的累计出货量早已过万。在行业里，它大概处于这样一个位置：综合性价比高、使用门槛低、而且经过了长时间的市场验证。不管是在半导体厂测光刻胶厚度，在LED厂测外延膜厚，在高校做光学实验，还是在医疗器械领域测球囊涂层厚度，都能看到F20膜厚仪的身影。
回看F20膜厚仪这将近三十年的历程，我觉得它之所以能持续卖这么多年，原因其实不复杂：它解决了一个真实的需求，而且解决方式足够简单直接。它没有追求大而全，而是在"测透明薄膜厚度"这件事上做到稳定可靠，让不同背景的用户上手就能用。
如果你现在有薄膜样品需要测量，不管是氧化硅、光刻胶、树脂涂层，还是其他材料，不妨寄给优尼康试试。免费测样、免费出报告，使用F20膜厚仪能不能测，一测就知道了。
注：优尼康科技（www.unicorn-tech.com）为Filmetrics产品在中国地区的独家代理商，提供售前演示、样品测试、安装培训及售后维修服务。咨询电话：400-186-8882。历史信息来源：KLA官网 Filmetrics Innovation History页面及Filmetrics官方网站
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