非破壞性測(cè)量技術(shù)正在走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入工廠，對(duì)薄膜和其它復(fù)雜的鍍膜進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。
 在微電子、生物醫(yī)學(xué)等許多產(chǎn)業(yè)中，了解現(xiàn)代材料的光學(xué)表面性質(zhì)已經(jīng)成為生產(chǎn)的關(guān)鍵組成部份。  隨著制造過(guò)程和產(chǎn)品復(fù)雜程度的增加，對(duì)薄膜厚度、化學(xué)成分等表面性質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的精確分析和控制就變得十分必要。這種趨勢(shì)正在為非破壞性光學(xué)計(jì)量技術(shù)進(jìn)入批量生產(chǎn)環(huán)境,特別是與薄膜有關(guān)的生產(chǎn)環(huán)境鋪平了道路。
 在歷史上，最普通的表面分析技術(shù)是質(zhì)譜技術(shù)和電子能譜技術(shù)。這些技術(shù)能測(cè)量任何固體材料外表層的化學(xué)和物理成分。使用最新的儀器,現(xiàn)在有可能識(shí)別表面的元素，能對(duì)這些元素進(jìn)行定量的分析，精度可達(dá)十億分之幾，或者，繪制表面各類原子的分布圖。
 但是，這些技術(shù)在使用起來(lái)有許多限制：除了只能在實(shí)驗(yàn)室使用之外，這些儀器的設(shè)計(jì)都是以遠(yuǎn)離生產(chǎn)環(huán)境的孤立樣品為分析對(duì)象的，從根本上說(shuō)，它們對(duì)所測(cè)樣品具有破壞作用。甚至，原子力顯微術(shù)和激光誘導(dǎo)擊穿光譜術(shù)也不適合對(duì)像半導(dǎo)體芯片、平板顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頭這樣的薄膜產(chǎn)品進(jìn)行在線分析。盡管，長(zhǎng)期以來(lái)，人們總認(rèn)為原子力顯微鏡是表面檢查和分析的基本工具；認(rèn)為激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)是正在出現(xiàn)的可以在工業(yè)部門使用的精密分析技術(shù)，因?yàn)椋�它只要求很小的樣品。但是，這兩種技術(shù)都有可能改變敏感樣品的光學(xué)性質(zhì)，所以，都不能用于在線分析。
 J.A.  Woollam  Co.  (Lincoln,  NE)公司是研發(fā)和生產(chǎn)分光橢偏計(jì)的一家主要公司。該公司的工程師James  Hilfiker說(shuō)：“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在向越來(lái)越薄的薄膜方向推進(jìn),  SIMS分析和其它濺射深度分布技術(shù)對(duì)樣品的破壞極大,而在用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡時(shí)，通常必須對(duì)樣品進(jìn)行切割，然后從邊上對(duì)樣品進(jìn)行掃描。在生產(chǎn)環(huán)境中，你能經(jīng)常這樣做嗎？”
 這些問(wèn)題促使人們?nèi)グl(fā)展更加精致的光學(xué)儀器，特別是發(fā)展能在生產(chǎn)環(huán)境中對(duì)薄膜進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的光學(xué)儀器。這些光學(xué)儀器包括散射儀、反射計(jì)、表面光度計(jì)和橢偏計(jì)。現(xiàn)在，它們能為微電子以外的許多行業(yè)提供實(shí)時(shí)的表面質(zhì)量和薄膜厚度數(shù)據(jù)。這些行業(yè)包括藥品、攝影、建筑、法院等，甚至還可以用于飛機(jī)、火車和汽車的防腐保護(hù)。
 Ocean  Optics  (Dunedin,  FL)公司的銷售副總Leeward  Bean說(shuō)：“利用光纖來(lái)傳輸光，為薄膜測(cè)量插上了新的翅膀，它大大提高了儀器的功能和靈活性，使薄膜分析得益非淺。許多事情用老的儀器是不可能做到的”。
 薄膜計(jì)量
 大多數(shù)非破壞性表面分析技術(shù)是以光的反射為基礎(chǔ)的。例如，光學(xué)表面光度儀通過(guò)光學(xué)干涉測(cè)量表面的粗糙度，為表面形貌提供非接觸測(cè)量，用途很廣，如厚膜測(cè)量、集成電路包裝和摩擦學(xué)應(yīng)用。  例如，來(lái)自Solarius(Sunnyvale,加州)的LaserScan表面光度儀的測(cè)量范圍達(dá)10毫米,  垂直分辨率小到0.01μm（見圖1）。在集成電路包裝中，LaserScan可用來(lái)分析熱扭曲、導(dǎo)線共面程度、激光打標(biāo)和接觸粗糙度等；在厚膜測(cè)量應(yīng)用中，該系統(tǒng)能精確測(cè)量生產(chǎn)參數(shù)，如印刷電阻層、導(dǎo)體路徑和激光修整結(jié)構(gòu)等。LaserScan光學(xué)表面光度儀是一個(gè)共焦的點(diǎn)傳感器，它使用點(diǎn)光源和探測(cè)器針 孔來(lái)識(shí)別深度。來(lái)自點(diǎn)光源的激光束通過(guò)物鏡聚焦在樣品上，該物鏡能快速上下移動(dòng)。當(dāng)樣品位于物鏡的焦平面內(nèi)時(shí)，光強(qiáng)度最大。但是，當(dāng)物鏡離開樣品更近或更遠(yuǎn)時(shí)，到達(dá)針 孔的反射光就不再是聚焦的光，這樣的是不能通過(guò)探測(cè)器針 孔的。只有當(dāng)最大的光通過(guò)該針 孔時(shí)，才會(huì)有探測(cè)信號(hào)出現(xiàn)。對(duì)被照明點(diǎn)高度的精確測(cè)量則是通過(guò)連續(xù)沿z軸掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)的。