FilmSense FS-8 多波长椭偏仪
第四代椭偏测量技术 · 8波长LED(370-950nm) · 膜厚精密度0.0004nm · 原位在线监测
第四代多波长椭圆偏振光谱测量系统，以单波长椭偏仪的价格提供全光谱椭偏仪的效能
FilmSense FS-8 多波长椭偏仪 采用第四代椭偏测量技术，配置8个长寿命LED光源（光谱范围370–950nm）与无移动部件的椭圆偏振探测器，在紧凑机身内实现快速、可靠的薄膜测量。与光反射膜厚仪不同，椭偏仪通过分析偏振光反射前后的偏振态变化（振幅比Ψ与相位差Δ）来计算薄膜厚度，对超薄膜的敏感度明显高于反射法，膜厚精密度可达0.0004nm，亚单原子层薄膜也能准确表征。
第四代FS-8较上一代增加多个波长。370nm紫外波长对厚度小于10nm的超薄膜提供增强灵敏度。735nm、850nm、950nm三个长波长使透明膜测量上限扩展至5μm，并能测量多晶硅、SiGe、非晶硅等吸收性半导体膜，还可通过Drude模型进行薄膜电阻率测量。一体化紧凑设计，光源仅125×80×60mm，探测器110×80×60mm，配合12V电源与以太网连接，既适合实验室桌面，也可安装至薄膜沉积设备的真空腔体法兰上，实现原位实时在线椭偏测量。
FS-8以单波长椭偏仪的价格提供全光谱椭偏仪的效能。无移动部件探测器设计确保长期可靠性，集成计算机与网页浏览器界面让操作维护简便，无需复杂软件安装。配套FilmSense软件界面直观，无需专业培训即可上手操作，适用于研发实验室与产线工艺监控。
FS-8对多数样品的膜厚精密度优于0.0004nm（1秒数据采集），可达亚单原子层薄膜厚度水平。椭偏测量直接利用偏振光的相位变化，对超薄膜（小于10nm）的敏感度高于光反射法。
370nm紫外波长专为超薄膜测量提供增强灵敏度。735/850/950nm长波长可测量更厚透明膜（上限5μm）与吸收性半导体膜（多晶硅、SiGe、非晶硅），支持Drude模型电阻率测量。
探测器内部无移动部件，配合寿命超过50,000小时的LED光源，无需更换灯具，无需频繁对准校准或预防性维护。电动光源偏振器支持自动校准与区域平均测量。
用户回答几个关于样品名义结构的简单问题，软件即可自动建立并测试多个模型（从理想模型到含表面粗糙度与折射率梯度的非理想模型），推荐拟合模型，降低椭偏分析门槛。
可适配标准2.75英寸或1.33英寸真空法兰，直接安装于MBE、MOCVD、ALD、磁控溅射设备真空腔体，实时监测薄膜沉积速率与光学常数（n和k值），支持多层膜在线椭偏终点控制。
占地面积180×400mm，重量5kg，机身紧凑便于部署。集成计算机通过网络接口提供浏览器访问界面，无需安装软件，电脑、笔记本或平板均可直接操作。
| 应用领域 | 椭偏测量场景 | 典型测量对象 |
|---|---|---|
| 半导体制造 | 栅氧化层、高k/低k介质等超薄膜的厚度与光学常数表征。椭偏测量对小于10nm薄膜的敏感度高于反射法，是先进制程中超薄栅介质椭偏测量的常用技术。FS-8的8个波长覆盖从紫外到近红外的完整光谱范围。 | SiO₂栅氧化层、SiNx钝化层、高k介质(HfO₂等)、低k介质、多晶硅/非晶硅、光刻胶 |
| 光学薄膜 | 增透膜、高反膜、滤光片等光学镀膜的厚度与折射率测定。椭偏仪直接获取薄膜n与k值，判断镀膜工艺是否达到设计光学性能。多样本分析可通过测量不同厚度同种薄膜确定未知材料光学常数。 | SiO₂/TiO₂/Ta₂O₅/MgF₂增透膜、介质反射镜、带通滤光片、硬质涂层 |
| 平板显示 | OLED有机功能层、TCO透明导电氧化物薄膜的厚度与光学常数测量。ITO等透明电极n与k值对显示器件光学性能影响显著，椭偏法是表征透明导电膜椭偏特性的有效方法。 | ITO透明导电膜、OLED有机层、非晶硅TFT、聚酰亚胺 |
| 工艺研发（原位监测） | 薄膜沉积过程中实时监测生长速率与光学常数变化。FS-8可安装于MBE、MOCVD、ALD、磁控溅射设备真空腔体，不破坏真空即可实时获取膜厚与n和k数据，支持多层膜在线终点控制。 | 沉积速率、薄膜光学常数(n与k)、多层膜生长、刻蚀深度 |
| 光伏太阳能 | 太阳能电池减反射膜与钝化层的厚度与光学常数表征。椭偏测量可控制减反射膜折射率与设计值的一致性，提升电池光电转换效率。 | SiNx减反射膜、TCO窗口层、非晶硅/微晶硅、钝化层 |
| 数据存储 | 硬盘保护膜、磁性薄膜等超薄层的厚度与光学特性表征。椭偏仪对碳保护膜等超薄类金刚石薄膜的敏感度较高，是数据存储行业薄膜椭偏测量的常用方法。 | 碳保护膜(DLC)、磁性薄膜、润滑层 |
| 生物与化学传感 | 液体环境中探测亚单原子层材料在功能化表面的吸附过程。结合浸入式椭偏测量与液体样品池，可实时监测生物分子在传感器表面的结合动力学。 | 生物涂层、自组装单分子膜(SAM)、蛋白质吸附层、抗原-抗体结合 |
| 工业在线监测 | 生产线上的在线膜厚与光学常数监测。FS-8通过FS-API接口支持LabVIEW等外部软件控制，可集成至自动化产线，实现在线椭偏膜厚监控。 | 大面积镀膜均匀性、产线在线膜厚、自动化质量控制 |
椭偏法与光反射法的核心区别在于，反射法仅分析反射光强度（干涉光谱），椭偏法同时利用强度与相位两个维度，因此对超薄膜具有更高敏感度，且无需依赖已知材料光学常数数据库即可直接测定薄膜n和k值。FS-8的8个LED波长覆盖370-950nm，电动光源偏振器支持自动校准与区域平均测量，确保测量精度与长期稳定性。
FS-8在透明单层薄膜的厚度与折射率测量方面表现良好。透明膜厚度上限通常为2-5μm，取决于配置与基底/薄膜光学常数。为获得准确折射率结果，膜厚一般需大于10nm。
对于吸收性薄膜（金属膜、多晶硅等），数据分析更复杂，FilmSense软件提供多种确定n与k值的方法：
测量不同厚度同种薄膜来确定光学常数
结合两种数据提高吸收膜分析准确性
使用液体样品池在液体环境测量
使用Cauchy、Tauc-Lorentz、Drude等物理模型分析
吸收膜厚度上限与材料类型相关，金属膜通常上限约50nm。FS-8还可测量多层薄膜堆叠（有时多达5层），可在FilmSense软件中模拟以确定特定样品结构可行性，部分样品还可表征薄膜中的表面粗糙度与折射率梯度。
快速采集：开启Fast Mode后椭偏数据可在1.7ms内获取，便于产线与沉积过程的实时监测。
| 参数名称 | 规格 | 参数名称 | 规格 |
|---|---|---|---|
| 产品型号 | FS-8（第四代） | 产地 | 美国 |
| 波长数 / 光谱范围 | 8个 / 370–950nm | 光源 | 长寿命LED（>50,000小时） |
| 膜厚精密度 | 优于0.0004nm（多数样品，1秒采集） | 膜厚重复性 | 0.015nm |
| 透明膜测量范围 | 0–5μm | 样品尺寸 | 200mm直径，20mm厚度 |
| 入射角 | 65°（固定） | 光束尺寸 | 4×9mm（可选0.8×1.9mm或0.25×0.55mm） |
| 探测器 | 无移动部件椭圆偏振探测器 | 样品偏转范围 | ±2° |
| 占地面积 | 180×400mm | 重量 | 5kg |
| 光源尺寸 | 125×80×60mm | 探测器尺寸 | 110×80×60mm |
| 连接方式 | 12V电源、以太网、光源-探测器链接电缆 | 电动光源偏振器 | 支持自动校准和区域平均测量 |
| 软件界面 | 网页浏览器界面（Windows/Mac/平板） | 分析功能 | Model Builder自动建模、多样本分析、色散模型 |
| 可选配件 | 聚焦光束（光斑0.8×1.9mm或0.25×0.55mm）、液体样品池、原位真空法兰适配器、自动Mapping样品台（FS-RT300）、FS-API外部软件控制接口 | ||
| 对比项 | FS-4（经济型） | FS-8（高精度） |
|---|---|---|
| 波长数 | 4个（450-660nm） | 8个（370-950nm） |
| 光谱范围 | 可见光波段 | 紫外至近红外全光谱 |
| 透明膜测量上限 | 0-2μm | 0-5μm |
| 超薄膜(<10nm)灵敏度 | 一般 | 370nm紫外增强 |
| 吸收性半导体膜 | 不支持 | 支持（多晶硅/SiGe） |
| 薄膜电阻率(Drude) | 不支持 | 支持 |
| 多层膜堆叠 | 有限 | 支持（多达5层） |
| 膜厚精密度 | 0.0004nm | 0.0004nm |
| 原位在线监测 | 支持 | 支持 |
| 适用场景 | 单层透明膜为主 | 超薄膜/吸收膜/多层膜/原位 |
FS-8的8个LED波长从紫外到近红外，各自承担不同的测量任务，组合后覆盖从亚纳米超薄膜到微米级厚膜。
| 波长 | 波段 | 主要作用 |
|---|---|---|
| 370nm | 紫外 | 增强厚度小于10nm超薄膜的测量灵敏度 |
| 450nm | 可见光 | 常规透明薄膜测量 |
| 525nm | 可见光 | 常规透明薄膜测量 |
| 595nm | 可见光 | 常规透明薄膜测量 |
| 660nm | 可见光 | 常规透明薄膜测量 |
| 735nm | 近红外 | 更厚透明膜、吸收性半导体膜 |
| 850nm | 近红外 | 厚透明膜（至5μm）、吸收膜 |
| 950nm | 近红外 | 厚透明膜、吸收膜、Drude电阻率测量 |
| 对比维度 | FS-8 多波长椭偏仪 | 光反射膜厚仪（F20/F50系列） |
|---|---|---|
| 测量原理 | 偏振光反射前后偏振态变化（Ψ, Δ） | 反射光干涉光谱强度分析 |
| 核心优势 | 超薄膜敏感度较高，可直接测定n与k值 | 操作简便快速，测量范围更宽（nm-mm） |
| 超薄膜精密度 | 0.0004nm（亚单原子层级） | 0.02nm |
| 典型厚度范围 | 0-5μm（透明膜） | 1nm-3mm（视配置） |
| n与k值测定 | 核心能力，同时测定厚度与光学常数 | 膜厚≥50nm时可测定n与k |
| 原位测量 | 支持真空腔体安装，实时在线监测 | 通常仅限非原位桌面测量 |
| 操作复杂度 | 需建立光学模型，Model Builder简化 | 即开即用，一键测量 |
| 适用场景 | 超薄膜研究、n与k表征、原位工艺监控 | 产线快速质检、大范围厚度检测 |
左图：FS-8薄膜厚度与光学常数实测数据 | 右图：椭偏参数Ψ/Δ拟合分析结果
"我们实验室购买了四台FilmSense椭偏仪，包括三台FS-1和一台带RT300 Mapping样品台的FS-1EX。FilmSense的软件界面直观、容易上手。多样本分析功能只需测量少量不同厚度的样品就能确定新材料的光学常数，整个过程只需几分钟。"
"FS-1是一台可靠的基础型椭偏仪，易用、维护需求低，性价比表现良好。FilmSense团队在帮助我们表征薄膜和获得准确测量结果方面提供了不少支持，推荐给需要入门级椭偏仪的实验室。"
"FS-8椭偏仪运行稳定，使用人数持续增长。我在培训新用户使用ALD沉积系统时都会推荐他们使用这台设备。测量结果准确可靠，技术支持响应快速且专业。Model Builder功能对新用户友好，降低了椭偏数据分析的学习门槛。"
两者测量原理不同。Filmetrics膜厚仪（如F20）基于光谱反射法，分析薄膜反射的干涉光谱强度测量厚度，操作简便、测量范围宽（nm-mm）。FS-8椭偏仪基于椭圆偏振法，分析偏振光反射前后的偏振态变化（振幅比Ψ和相位差Δ）同时测量厚度与光学常数（n和k），对超薄膜敏感度高于反射法，膜厚精密度可达0.0004nm（亚单原子层级），并可直接测定材料折射率与消光系数。
370nm紫外波长对厚度小于10nm的超薄膜提供增强灵敏度。450-660nm可见光波段覆盖多数常规透明薄膜测量。735nm、850nm和950nm三个长波长用于更厚透明膜（上限5μm）与吸收性半导体膜（多晶硅、SiGe、非晶硅），同时支持Drude模型电阻率测量。8个波长组合使FS-8覆盖从亚纳米超薄膜到微米级厚膜。
FS-8可测量多数透明薄膜（0-5μm），包括SiO₂、SiNx、光刻胶、聚合物、ITO透明导电膜等。吸收性薄膜（金属膜、多晶硅）厚度上限通常约50nm。FS-8还可进行多层膜堆叠测量（多达5层），并能表征表面粗糙度与折射率梯度。具体样品适用性可通过软件模拟确认。
可以。FS-8提供标准2.75英寸和1.33英寸真空法兰适配器，可将光源与探测器安装到MBE、MOCVD、ALD、磁控溅射等沉积设备真空腔体，实时监测薄膜沉积速率、光学常数（n和k值）与膜厚变化。FS-API接口支持LabVIEW等外部软件控制，实现沉积过程在线椭偏监测与终点控制。
Model Builder是FS-8软件中的自动化建模功能。椭偏数据分析通常需要建立物理模型拟合，对初学者有门槛。Model Builder引导用户回答几个关于样品名义结构的简单问题，自动建立并测试多个模型（从理想光学常数模型到含表面粗糙度与折射率梯度的非理想模型），推荐适合样品的拟合模型，降低椭偏数据分析学习门槛。
FS-4是第四代经济型4波长椭偏仪（450-660nm），适合0-2μm透明单层薄膜测量，精密度0.0004nm。FS-8是第四代高精度8波长椭偏仪（370-950nm），在FS-4功能基础上增加370nm紫外用于超薄膜增强，以及735/850/950nm用于厚膜与吸收性半导体膜。应用以单层透明膜为主可选FS-4；涉及超薄膜、吸收膜或多层膜建议选择FS-8。
免费样品测试服务
不确定您的薄膜样品是否适合FS-8椭偏测量？优尼康科技提供免费样品测试服务！您只需将样品寄送给我们，专业工程师将使用FS-8多波长椭偏仪为您进行膜厚和光学常数测试，并提供详细的测量报告和分析建议。
