在薄膜測量領域，Filmetrics F20 膜厚儀是一款很有代表性的產品。從1995年問世到現在，它賣了將近三十年，全球累計出貨量早已上萬臺，至今依然是很多實驗室和產線上的常用設備。這篇文章想聊聊F20膜厚儀這款機器是怎么來的、經歷了哪些重要變化，以及它和中國的故事。

一、F20 膜厚儀的誕生

1995年之前，市面上能做薄膜厚度測量的儀器價格很高，一臺商用膜厚儀通常要五萬美元甚至更多。操作這些設備也十分繁雜，需要經過專業培訓，測一次樣品往往要花幾分鐘甚至幾小時。對于很多中小型企業和高校實驗室來說，這個門檻確實有點高。Filmetrics的創始團隊看到了這個問題。他們的想法很直接：能不能做一臺價格更低、操作更簡單、測量速度更快的膜厚測量儀？如果能做到，應該會有很多人愿意用。

技術上，他們選擇了一條和傳統橢偏儀不同的路線，使用微型光纖光譜儀配合白光反射光譜的原理。當白光照射到薄膜表面時，薄膜上下表面反射的光會發生干涉，通過分析干涉光譜的特征，再結合已知的材料光學常數，就能計算出薄膜的厚度。這個方法不需要復雜的機械運動，也不需要樣品制備。他們把核心的光學部件、光譜儀和電子元件集成在一個小盒子里，通過Windows界面操作。F20 膜厚儀就這樣誕生了。

二、F20膜厚儀早期的快速迭代（1995-1998）

F20膜厚儀推出并大賣后，Filmetrics并沒有停止腳步。從1995年到1998年，硬件和軟件都在持續改進。

1996年，F20膜厚儀和同期的F30開始支持測量折射率（n）和消光系數（k），也支持多層膜堆疊中每層膜的厚度和光學常數分析。接口方面，從最早的模擬卡換成了標準并口，用戶可以自己配電腦來使用。

1997年，技術繼續推進。F20膜厚儀隨著市面技術的發展，其測量的能力逐步優化，同時Filmetrics也在擴展產品線。

1998年對F20膜厚儀來說是個重要的年份。這一年，Photonics Spectra雜志將F20膜厚儀評為"Circle of Excellence"獎，入選當年的25項最佳新產品之一。同年，F20膜厚儀開始支持UV紫外光譜儀選配，波長范圍覆蓋215-670nm，最小測量厚度從10nm降到了3nm。這意味著F20-UV膜厚儀的雛形在1998年就已經出現了。

也在同一年，Filmetrics推出了一些相關產品，比如F40（可接到顯微鏡上，實現小光斑測量）、F50（帶電動平臺的膜厚測繪儀）等。這些產品雖然型號不同，但底層技術和F20膜厚儀是相通的。

三、進入2000年代：F20膜厚儀幾次重要升級

2001年，Filmetrics推出了一款整晶圓膜厚成像系統STMapper，用了高光譜成像技術。這款產品后來拿到了R&D 100大獎，不過在F20膜厚儀主線上，這一年主要是積累經驗。

2000年，Filmetrics迎來了一個里程碑：第1000臺膜厚儀出貨。根據他們當時的統計，Filmetrics已經成為全球銷售量較高的膜厚儀廠商之一。

2003年，F20膜厚儀迎來了一次比較大的升級：

·       接口從并口升級為USB接口，適配新一代電腦

·       標配光譜儀升級為Vis-NIR（400-1000nm），可測15nm到50μm

·       開始提供NIR近紅外光譜儀選配（950-1700nm），可測100nm到100μm

·       F20-EXR膜厚儀正式推出，同時配備可見光和近紅外兩個光譜儀，測量范圍覆蓋15nm到100μm

F20-EXR膜厚儀的推出，主要是為了滿足一些需要測量更厚膜層的用戶——比如做光學鍍膜的客戶，他們手上的多層膜厚度通常在幾十到一百微米級別，基礎版F20膜厚儀有點不夠用。

2007年，又是一輪升級：

·       USB接口升級為USB 2.0高速版（480Mbps）

·       UV-Vis光譜儀升級，覆蓋200-1100nm，可測1nm到40μm

·       F20-CP膜厚儀（接觸式探頭）加入了AutoBaseline技術，探頭接觸樣品時自動補償光學系統變化，精度和穩定性有所提升

這一年之后，F20膜厚儀的產品矩陣基本成型：有基礎版（可見光）、UV版（深紫外）、EXR版（可見光+近紅外）、NIR版（近紅外）、CP版（接觸式探頭），用戶可以根據自己的樣品類型選擇合適的配置。

四、F20膜厚與優尼康的故事

Filmetrics進入中國市場的時間不算早。2000年代中期，有一些貿易商把F20膜厚儀帶到中國，但本土化的技術支持比較薄弱。用戶買了設備，遇到問題要發郵件到美國總部，時差和語言都不太方便。

2012年，優尼康科技在香港成立。創始團隊在精密測量領域有多年經驗，他們看到F20膜厚儀在中國有市場潛力——設備輕巧、操作門檻低、價格有競爭力，適合中國快速發展的半導體和光電產業。經過和Filmetrics的溝通，優尼康成為了Filmetrics在中國的授權經銷商。

最初幾年，優尼康做的核心工作很簡單。把服務做好。客戶想先試試效果，他們就免費幫忙測樣；客戶買了設備，他們派人上門安裝和培訓；客戶遇到技術問題，幾個小時內響應解決。優尼康還帶著F20膜厚儀參加行業展會、跑高校實驗室做演示，逐步建立了口碑。

到2016年前后，Filmetrics看到優尼康的覆蓋能力和客戶滿意度確實比較突出，于是將中國區代理的資質授予了優尼康。此后優尼康繼續擴展服務網絡：上海、東莞、天津、成都、蘇州、北京等地都設立了分支機構，目前服務客戶超過2000家，其中高校和研究所超過300家。

五、2019年加入KLA

2019年3月6日，半導體檢測設備企業KLA完成了對Filmetrics的收購。Filmetrics成為KLA Instruments的一部分，品牌和產品線都保留了下來。

對F20膜厚儀用戶來說，這次收購帶來的變化主要是在后端，品控體系接入了KLA的標準，備件供應和全球服務網絡比以前更好了。優尼康作為中國代理商，也拓展了業務范圍，除了F20膜厚儀之外，還可以為客戶提供KLA的其他產品，比如Alpha Step臺階儀、Profilm3D光學輪廓儀等。

六、F20膜厚儀至今：還在用，還在更新

加入KLA之后，F系列膜厚儀產品線并沒有停下。2024年，KLA Instruments推出了F54-XYT-300——一款支持300mm晶圓的全自動膜厚測繪系統，還可以選配紅外相機，穿透減薄后的硅片成像。這條產品線雖然型號迭代了，但底層技術路線依然延續了F20膜厚儀當年奠定的基礎：微型光纖光譜儀+白光反射光譜+Windows軟件操作。

到今天，F20膜厚儀的累計出貨量早已過萬。在行業里，它大概處于這樣一個位置：綜合性價比高、使用門檻低、而且經過了長時間的市場驗證。不管是在半導體廠測光刻膠厚度，在LED廠測外延膜厚，在高校做光學實驗，還是在醫療器械領域測球囊涂層厚度，都能看到F20膜厚儀的身影。

總結

回看F20膜厚儀這將近三十年的歷程，我覺得它之所以能持續賣這么多年，原因其實不復雜：它解決了一個真實的需求，而且解決方式足夠簡單直接。它沒有追求大而全，而是在"測透明薄膜厚度"這件事上做到穩定可靠，讓不同背景的用戶上手就能用。

如果你現在有薄膜樣品需要測量，不管是氧化硅、光刻膠、樹脂涂層，還是其他材料，不妨寄給優尼康試試。免費測樣、免費出報告，使用F20膜厚儀能不能測，一測就知道了。