HORIBA UVISEL Plus全光譜橢偏儀的現代薄膜測量解決方案

在半導體、平板顯示、光伏和先進材料等制造領域，薄膜的厚度與光學性質直接決定了器件的電學性能與最終良率。從幾埃（?）的原子層到數十微米的功能涂層，每一層薄膜的微小偏差都可能導致整批產品的失效。

橢圓偏振技術（Ellipsometry）憑借其非接觸、無損、高靈敏度的特性，已發展成為薄膜表征領域最核心的光學計量技術之一。它通過測量線偏振光經薄膜樣品反射后偏振狀態的變化，結合光學模型擬合，精確獲取薄膜的厚度、折射率（n）、消光系數（k）、光學帶隙、界面粗糙度、成分比例等一系列關鍵參數。但并非所有的橢偏儀都能勝任現代產業對精度、速度、光譜覆蓋和靈活性的要求。HORIBA UVISEL Plus全光譜橢偏儀正是為解決這些挑戰而生的研究級經典型號。

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HORIBA的技術核心：相位調制與全光譜覆蓋

相位調制技術，無運動部件的高頻偏振調制

HORIBA在橢偏技術領域擁有超過25年的持續創新積累。UVISEL Plus的核心技術是光彈調制器（PEM）相位調制技術。與傳統橢偏儀依賴機械旋轉元件（旋轉起偏器或旋轉檢偏器）不同，相位調制技術以50 kHz的高頻對偏振光進行調制，整個信號采集過程中沒有任何機械移動部件。這一設計帶來了本質性的優勢：

·       無機械噪聲：固定元件對振動不敏感，信號極其穩定

·       超高調制頻率：50 kHz vs 旋轉元件的數十Hz，快了三個數量級

·       全范圍橢偏角測量：可測量Ψ（0-90°）和Δ（0-360°）的完整范圍，無死區

·       優異的信噪比：從深紫外到近紅外全波段保持高質量信號

·       快速數據采集：高達50毫秒/點，是動力學研究和在線實時測量的理想選擇

相比傳統旋轉元件橢偏儀，UVISEL Plus的相位調制模式在表征薄膜方面具有更高的靈敏度和精度。它可以探測到其他橢偏儀無法觀測到的極薄膜或界面，同時還能表征厚度達50μm的厚膜——從單原子層到數十微米，一臺儀器即可覆蓋。

全光譜覆蓋：從FUV到NIR的連續光譜

UVISEL Plus的光譜范圍覆蓋190 nm（深紫外/FUV）到2100 nm（近紅外/NIR） 。這種全光譜連續覆蓋的能力至關重要：

·       深紫外波段（190-400 nm） ：對超薄膜（亞納米級）和寬禁帶材料（如GaN、SiC）高度敏感

·       可見光波段（400-800 nm） ：提供穩定的常規薄膜測量

·       近紅外波段（800-2100 nm） ：適用于厚膜和帶隙較小的材料

與僅能測量單一波長的激光橢偏儀相比，全光譜橢偏儀能夠在每個波長下測量Ψ和Δ，從而精確獲取薄膜在整個光譜范圍內的厚度和光學性質。這對于多層膜結構、復雜材料體系以及需要精確建模的半導體工藝監控而言，是一種的能力。

UVISEL Plus：研究級經典型全光譜橢偏儀

核心性能指標

FastAcq™快速采集技術：靈敏度翻倍

UVISEL Plus集成了全新的FastAcq™快速采集技術，基于新一代電子設備、數據處理和高速單色儀。它采用雙調制技術專門為薄膜表征設計，能夠在3分鐘以內完成190-2100 nm全光譜范圍的高分辨樣品測試，校準僅需幾分鐘。更重要的是，FastAcq將測試靈敏度提升至原有的兩倍，能夠獲得界面薄膜和納米級低襯度樣品的更多信息。

模塊化與靈活性

UVISEL Plus采用模塊化設計，可根據應用需求和預算靈活配置：

·       微光斑選項：適用于圖案化樣品的微小區域測量

·       自動變角器：支持多角度測量，提高模型擬合的可靠性

·       自動樣品臺：支持全自動Mapping測繪

·       可升級性：系統可隨未來需求升級，保護投資

雙軟件界面：滿足不同用戶需求

UVISEL Plus提供兩套軟件操作界面：

·       DeltaPsi2：完整的測量與建模平臺，支持常規和高級薄膜應用，包含31種以上色散公式和300多個材料模型

·       Auto-Soft：用戶導向的全自動界面，工作流程直觀，易于非專業人士快速上手

離線與在線兩用

UVISEL Plus既可作為臺式測量工具用于研發實驗室，也可耦合于PECVD、MOCVD、濺射、蒸發、ALD、MBE等工藝腔體進行原位實時監控，在原子層厚度級別上控制沉積或刻蝕過程。針對使用輥對輥（Roll-to-Roll）系統的柔性太陽能電池、柔性顯示器和柔性超高阻隔膜的苛刻需求，UVISEL在線光譜橢偏儀可保證薄膜質量控制。

透明襯底測量無需破壞

對于有背反射的透明樣品（如玻璃上的薄膜），UVISEL Plus可以簡單、準確地直接測量，無需刮花樣品背面——這在平板顯示和光伏行業尤為重要。

現代化應用：從半導體到柔性電子的全場景覆蓋

作為一款全光譜橢偏儀，UVISEL Plus的應用范圍跨越了從基礎研究到工業生產的多個前沿領域：

半導體與微電子：集成電路制造中的每一道薄膜工藝。柵氧化層、高k/低k介質、SOI、SiC、GaAs等化合物半導體——都依賴橢偏儀進行厚度和光學常數的精確監控。UVISEL Plus可測量氧化物、氮化物、導電氧化物薄膜、化合物與有機半導體等多種材料。配合自動Mapping平臺，可生成全晶圓的薄膜厚度和均勻性分布圖。

平板顯示與VR顯示：顯示面板中的TFT、LTPS、OLED發光層、透明導電電極（TCO）等薄膜結構，需要從深紫外到可見光范圍的寬光譜表征。UVISEL Plus的全光譜覆蓋能力使其成為顯示行業薄膜測量的理想工具。

光伏與太陽能電池：從硅基太陽能電池的減反射層、發射極，到CIGS、CdTe、鈣鈦礦和TOPCon等新型電池的多層膜結構，UVISEL Plus提供從材料開發到工藝監控的全流程支持。

柔性電子與可穿戴設備：聚合物薄膜、有機半導體、柔性襯底上的導電層——這些材料往往柔軟、對接觸敏感。針對使用輥對輥系統的柔性太陽能電池、柔性顯示器和柔性超高阻隔膜的苛刻需求，UVISEL在線光譜橢偏儀可保證薄膜質量控制。

化合物半導體與寬禁帶材料：GaN、SiC等寬禁帶半導體材料的帶隙通常在紫外區，需要FUV波段的測量能力。UVISEL Plus的190 nm深紫外覆蓋使其成為這類材料的理想選擇。

光學涂層與功能材料：從光學鍍膜到數據存儲介質，從納米技術到生物醫藥界面研究，橢偏技術還可用于固-液界面、液-液界面的研究。

為什么選擇HORIBA UVISEL Plus？

與傳統旋轉元件橢偏儀相比，UVISEL Plus的相位調制全光譜技術帶來了本質性的優勢：

·       更高靈敏度：探測其他橢偏儀無法觀測到的極薄膜或界面

·       更寬厚度范圍：從單原子層（1 ?）到50 μm的薄膜均可精確測量

·       更寬光譜覆蓋：從190 nm到2100 nm的連續全光譜

·       更快采集速度：50 ms/點，3分鐘完成全光譜掃描

·       更高可靠性：無機械運動部件，對振動和機械噪聲不敏感

·       透明襯底直接測量：無需刮花背面

·       離線在線兩用：臺式測量與工藝腔體原位監控兼備

HORIBA在橢偏技術領域擁有超過25年的持續創新積累。從UVISEL Plus到新一代UVISEL 2，HORIBA Scientific始終致力于提供最高精度、最高靈敏度的光譜橢偏儀。優尼康科技有限公司作為專業的全光譜橢偏儀廠家，致力于為國內客戶提供從設備選型、技術培訓到應用支持的解決方案。

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無論是薄膜厚度測量、光學常數解析，還是原位工藝監控，優尼康科技的技術團隊可為您提供專業的選型建議與方案評估。

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