台阶仪在多镀层膜厚中的应用：基于单基体多膜标准实现0.5%高精度测量

表面涂覆技术是现代制造业的关键工艺，镀层厚度是其核心质量指标。目前，单镀层厚度测量技术已较为成熟，但多镀层厚度标准仍存在溯源精度低、量值不统一等问题。Flexfilm探针式台阶仪可以实现表面微观特征的精准表征与关键参数的定量测量，精确测定样品的表面台阶高度与膜厚，为材料质量把控和生产效率提升提供数据支撑。

本研究基于真空镀膜技术和单镀层溯源方法，成功研制出单基体多材料多厚度膜厚标准器，为解决这一技术难题提供了创新方案。

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单体多材料多膜厚标准的结构设计

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本研究突破传统单镀层标准块的局限，在单一基体表面通过分区镀膜技术，实现了多种材料和厚度的组合设计。典型代表是"井"字形结构的铁基体双材料（铬/镍）标准块，通过8个功能区的巧妙布局，可同时提供单镀层和双镀层两种膜厚标准。这种设计既考虑了实际工艺可行性（建议不超过3层镀层和3种材料），又最大限度地提高了标准器的使用效率。

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膜厚量值的溯源方法

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台阶仪和光学膜厚仪镀层膜厚测量数据表

标准器的膜厚量值通过测量膜层台阶高度实现溯源。研究采用两种高精度测量方法：接触式台阶仪通过纳米级测针扫描轮廓，测量精度达0.5%；非接触式光学膜厚仪通过三维形貌重建，精度可达1%。实验数据显示，两种方法测量结果具有良好一致性，验证了溯源体系的可靠性。

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在镀层测厚仪校准中的应用

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单体多膜标准用于 X 射线荧光镀层测厚仪误差校准测量数据表

将研制的标准器用于X射线荧光镀层测厚仪的校准，结果显示仪器测量值与标准参考值的误差不超过0.08μm，相对误差低于10%，完全满足相关校准规范要求。实验表明，单体多膜标准块能有效实现膜厚量值的溯源与传递，提升测量仪器的准确性与一致性。

单体多材料多厚度膜厚标准块作为一种多值标准器，通过在单一基体上集成多种材料与厚度膜层，克服了传统标准器只能复现单一量值、成本高、使用效率低的缺点。该设计不仅填补了国内多膜标准器的空白，也为X射线荧光镀层测厚仪等高精度设备提供了可靠的溯源基础。未来，通过优化基体表面加工质量，可进一步提升标准块的溯源精度与复现性，满足电子、通信、太阳能及核物理等领域对膜厚测量的高精度需求。该技术具有显著的推广应用价值，为膜厚测量仪器的国产化、标准化与高效化奠定了重要基础。

Flexfilm探针式台阶仪

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在半导体、光伏、LED、MEMS器件、材料等领域，表面台阶高度、膜厚的准确测量具有十分重要的价值，尤其是台阶高度是一个重要的参数，对各种薄膜台阶参数的精确、快速测定和控制，是保证材料质量、提高生产效率的重要手段。

• 配备500W像素高分辨率彩色摄像机
• 亚埃级分辨率，台阶高度重复性1nm
• 360°旋转θ平台结合Z轴升降平台
• 超微力恒力传感器保证无接触损伤精准测量 

费曼仪器作为国内领先的薄膜厚度测量技术解决方案提供商，Flexfilm探针式台阶仪可以对薄膜表面台阶高度、膜厚进行准确测量，保证材料质量、提高生产效率。
 

原文参考：《单基体多镀层膜厚标准的设计及应用研究》

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