半导体测量设备主要用于监测晶圆上膜厚、线宽、台阶高度、电阻率等工艺参数，实现器件各项参数的准确控制，进而保障器件的整体性能。椭偏仪主要用于薄膜工艺监测，基本原理为利用偏振光在薄膜上、下表面的反射，通过菲涅尔公式得到薄膜参数与偏振态的关系，计算薄膜的折射率和厚度。
Flexfilm费曼仪器作为薄膜测量技术革新者，致力于为全球工业智造提供精准测量解决方案，公司自主研发的全光谱椭偏仪提供高准确度、高速度和高稳定性的测量方案，保障薄膜沉积环节的量值统一，支撑半导体器件性能的精准控制，确保半导体制造的质量和效率。
椭偏仪测量原理
用于校准椭偏仪的标准器为膜厚样板，采用氧化工艺制备而成。薄膜氧化的过程是硅与水蒸气、氧气等氧化剂在高温条件下化学反应产生二氧化硅。氧化过程中 , 氧和硅的价电子重新分配，形成 Si-O共价键。由于硅的原子密度和二氧化硅的分子密度不同，氧化后硅和二氧化硅的分界面会下降。随着氧化薄膜的变厚，会形成一层致密层，氧化的速率会慢慢下降，符合迪尔 - 格罗夫的氧化动力学模型。通
常情况下，半导体工艺中氧化薄膜的厚度控制在2μm 以内。如果需要制备更厚的氧化薄膜，可以选择化学气相沉积等方案。氧化过程在氧化炉中进行，需要严格控制温度、氧化时间、湿度等条件。研制的 2~1 000 nm 标准样片。
研制的 2~1 000 nm 膜厚标准样片
通常采用 X 射线光电子光谱仪（XPS）和光谱型椭偏仪等作为膜厚样板的定值装置。椭偏仪的校准依据 JJG（军工）14—2011《光学薄膜折射率和厚度测试仪》检定规程，涉及的计量参数包括波长、入射角、偏振角、相位差、折射率以及膜厚等，其中主要计量参数是膜厚和折射率。通过椭偏仪对膜厚标准样片中心的待测点重复测量六次，取平均值为测量结果，与标准值比较评价椭偏仪的测量准确度。
椭偏仪校准数据
椭偏仪通过精准解析纳米级膜厚与折射率，成为半导体薄膜沉积工艺不可或缺的监控工具。其计量数据不仅直接优化沉积参数，更支撑半导体量值溯源体系的核心决策——基于膜厚/折射率漂移趋势，动态制定设备计量周期与应急响应机制，最终保障晶圆制造中薄膜特性的全局可控性。
Flexfilm全光谱椭偏仪全光谱椭偏仪拥有高灵敏度探测单元和光谱椭偏仪分析软件，专门用于测量和分析光伏领域中单层或多层纳米薄膜的层构参数（如厚度）和物理参数（如折射率n、消光系数k）
✔ 先进的旋转补偿器测量技术：无测量死角问题。
✔ 粗糙绒面纳米薄膜的高灵敏测量：先进的光能量增强技术，高信噪比的探测技术。
✔ 秒级的全光谱测量速度：全光谱测量典型5-10秒。
✔ 原子层量级的检测灵敏度：测量精度可达0.05nm。
Flexfilm全光谱椭偏仪收集的数据可以用于分析半导体薄膜工艺中的问题，发现膜层厚度不符合要求后，可以调整沉积或刻蚀的时间和条件解决问题。Flexfilm费曼仪器的薄膜厚度测量技术贯穿于材料研发、生产监控到终端应用的全流程，尤其在半导体、新能源、汽车工业、医疗、航空航天等高精度领域不可或缺。
原文参考：《典型半导体工艺测量设备计量技术》
