手機屏幕的觸控靈敏度、芯片的運算速度、太陽能電池的發電效率，甚至眼鏡鏡片的防藍光效果——這些看似無關的產品性能，背后都指向一個共同的關鍵指標：薄膜厚度。在膜厚測量技術體系中，白光干涉膜厚儀以其超高精度、非接觸式測量及寬量程適配性等技術優勢，已成為精密制造領域的核心測量設備。

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一、什么是白光干涉膜厚儀？

1、基本原理：

理解白光干涉膜厚儀的工作機制，需以白光干涉效應的物理原理為切入點。光具有波粒二象性，當兩束頻率相同、振動方向一致且相位差恒定的相干光相遇時，將發生干涉效應，形成亮暗交替的干涉條紋。白光是包含可見光全波長范圍（400-760nm）的復合光，其干涉條紋呈現獨特的等厚干涉特征：薄膜厚度的差異會導致入射白光產生不同的光程差，進而在干涉圖像中形成具有特征識別性的條紋信號。

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圖1. 白光干涉膜厚儀的原理圖（左）和干涉條紋圖（右）

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2、為什么是“白光”？

激光vs.白光：激光相干性好，能產生清晰的干涉條紋，但其干涉信號是周期性的，對于厚度超過半個波長的薄膜，就會產生測量模糊度——你無法確定是第幾個周期的條紋，導致測不出真實厚度。

白光的優勢：白光由多種波長的光組成，相干長度極短（通常只有幾微米）。只有在光程差幾乎為零的極小區域內，才會產生一個獨一無二的、對比度最高的中央干涉條紋。這個條紋的出現，如同一個清晰的“零位標記”，使得測量范圍可以很大，且沒有模糊度。

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3、優勢：

相較于傳統的接觸式測量技術（如探針輪廓儀）及單色光干涉測量技術，白光干涉膜厚儀的技術優勢體現在三個方面：

2?一是非接觸測量模式可避免對薄膜表面的物理損傷，適用于柔性、脆性及易污染薄膜的測量；

2?二是白光的寬波長特性使其測量量程可覆蓋從幾納米到數十微米的薄膜厚度范圍，突破了單色光干涉的量程限制；

2?三是能夠滿足精密薄膜制造的嚴苛質量控制需求。

二、四大應用領域

白光干涉膜厚儀的應用早已突破單一行業，從電子信息到新能源，從光學器件到生物醫療，但凡涉及薄膜制備的場景，都能看到它的身影。以下是幾個最具代表性的應用領域：

1.?半導體行業：芯片制造中的薄膜厚度精準管控

在集成電路（IC）制造過程中，薄膜的厚度均勻性與尺寸精度直接決定芯片的電學性能與生產良率。芯片制造涉及的光刻膠涂層、金屬導電薄膜（如Cu、Al）、介質絕緣薄膜（如SiO?）及柵極氧化層等，均需進行全流程厚度監測。以7nm制程芯片為例，其柵極氧化層厚度僅為2-3nm，厚度偏差若超過0.5nm即會導致漏電流增大、閾值電壓漂移等問題，此時白光干涉膜厚儀成為唯一可滿足測量精度要求的設備。

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圖2. GaN薄膜厚度測試

2. 顯示面板行業：顯示性能優化的核心測量保障

OLED、Mini LED等新一代顯示面板的核心結構為多層功能薄膜復合體系，包括偏光膜、觸控感應膜、有機發光層及封裝阻隔膜等，各層薄膜的厚度參數直接影響面板的色域覆蓋率、對比度、響應速度及使用壽命。以柔性OLED面板為例，其封裝層（通常為無機/有機復合膜）的厚度均勻性至關重要，若局部厚度偏差超過10nm，將導致水汽與氧氣滲透速率升高，引發有機發光材料降解，最終出現顯示失效（俗稱“燒屏”）現象。

3. 光學器件行業：光學性能調控的關鍵測量手段

光學成像器件（如相機鏡頭、顯微鏡物鏡）、激光器件及汽車光學部件等，均通過鍍膜技術實現透光率提升、抗反射、防刮擦及紅外截止等功能。以高性能相機鏡頭為例，其增透膜通常采用3-5層不同折射率的介質薄膜（如MgF?、TiO?）疊加設計，每層薄膜的厚度必須嚴格匹配光學設計值，否則將導致反射光干涉相消效應減弱，出現眩光、雜散光及成像清晰度下降等問題。

白光干涉膜厚儀的寬波長測量能力使其具備多層膜分層測量功能，利用不同材質薄膜對白光的反射相位差異，可實現各層薄膜厚度的精準解析，解決了傳統測量技術難以區分多層膜界面的難題。

4.?新能源行業：能源轉換效率提升的測量支撐

在鋰離子電池與太陽能電池制造中，薄膜厚度參數對產品核心性能具有決定性影響。對于鋰離子電池，隔膜（通常為聚烯烴多孔薄膜）的厚度直接關聯離子傳導速率與安全性能，厚度過大會增加離子遷移阻力導致電池容量下降，厚度過小則易引發正負極短路；對于晶硅太陽能電池，其表面減反射膜（如SiNx）的厚度需與可見光波長匹配，以實現光吸收效率最大化，進而提升光電轉換功率。

針對電池極片、隔膜等柔性薄膜材料，白光干涉膜厚儀可集成至生產線實現高速在線測量，通過與流水線同步的掃描系統實時采集厚度數據，并將測量結果反饋至控制系統，實現涂布工藝參數（如涂布速度、擠壓壓力、漿料粘度）的閉環調節。

三、 挑戰與邊界：白光干涉技術的局限與應對

沒有萬能的技術，白光干涉膜厚儀亦然。了解其邊界，才能更好地使用它。

薄膜過薄或過厚：?

v?超薄膜：上下表面的干涉峰會嚴重重疊，難以區分，精度下降。

v?過厚膜：如果薄膜厚度超過掃描范圍，則無法測量。

材料特性限制：

v?不透明薄膜：光無法穿透，只能測量上表面形貌，無法測量厚度。

v?高吸收性或高散射性薄膜：會嚴重衰減干涉信號的信噪比，導致測量失敗或精度降低。

v?粗糙度過大：過于粗糙的表面會使光發生漫反射，難以形成清晰的干涉信號。

光學效應干擾：

v?色散：薄膜的折射率隨波長變化，在計算模型中必須考慮，否則會引入誤差。

v?薄膜內多次反射：對于某些特定厚度的膜，薄膜內的多次反射會使得干涉光譜變得復雜，需要更高級的算法進行解調。

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四、未來展望

隨著工業技術向精細化、智能化發展，白光干涉膜厚儀將進一步融合人工智能與大數據分析，實現更高效的工藝優化與質量控制。無論是前沿科研還是日常生產，這把“光學尺子”都將繼續在微觀世界中扮演不可或缺的角色。

在看不見的納米世界里，精準測量是技術突破的基石。白光干涉膜厚儀，正是這樣一位無聲卻強大的“守護者”，為科技的未來保駕護航

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五、儀器介紹

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Delta一體式白光干涉膜厚儀

???Delta系列白光干涉膜厚儀由貝拓科學自主研發設計生產，利用薄膜干涉光學原理對薄膜進行厚度測量及分析，從深紫外到近紅外可選配的寬光譜光源照射薄膜表面，探頭同位接收反射光線。根據反射回來的干涉光，用反復校準的算法快速反演計算出薄膜的厚度。