非接觸式量測設備是什麼？3大光學檢測應用看這邊！

目錄 1.非接觸式光學量測設備是什麼？從量測原理與適用材料認識起！ 2.非接觸式光學量測設備，適合的樣品類型有哪些？ 3.非接觸式光學量測設備，能降低哪些檢測風險？ 4.非接觸式光學量測設備能檢測什麼？3大應用告訴你！ 5.非接觸式光學量測設備推薦

面對光學薄膜、玻璃基板、顯示器材料或光電元件，量測不只要取得所需數據，也要避免量測過程對樣品造成刮傷、汙染或變形。非接觸式量測不需讓量測端直接碰觸樣品，而是透過反射光、透射光或光譜訊號，分析反射率、透過率、膜厚等光學特性，因此常應用於材料研發、品質管理與製程監控。不過，樣品材質、量測項目與波長範圍不同，適合的設備與量測方式也會有所差異！
 

非接觸式光學量測設備是什麼？從量測原理與適用材料認識起！

隨著Micro LED、OLED等顯示技術，以及光學薄膜與光電材料持續發展，對材料結構與薄膜厚度的量測要求也愈來愈高。尤其面對極薄薄膜、高平滑度光學基板或軟性材料時，若使用探針式輪廓儀（Stylus Profilometer）等接觸式量測方式，探針需要直接接觸樣品表面，可能增加樣品刮傷、變形的風險，甚至影響量測結果。
因此，對於不適合直接接觸的材料，非接觸式量測（Non-contact Measurement）便成為另一種可採用的量測方式。它不需要讓探頭或量測元件直接碰觸樣品，而是利用光與材料之間的反射、透射或干涉等現象取得訊號，藉此分析材料的光學特性。
 

非接觸式光學量測如何取得材料資訊？

非接觸式光學量測設備會依量測目的搭配合適的光源與光學系統，將特定波段的光照射至樣品，再接收反射光（Reflected Light）、透過光（Transmitted Light）或光譜訊號（Spectral Signal）。
透過分析這些光學訊號，可取得反射率、透過率等資訊，並依設備原理與分析方法進一步評估膜厚等參數。由於量測過程不需直接碰觸樣品，對於光學薄膜、玻璃基板、顯示器材料、LED元件、彩色濾光片及其他光電材料，都能依其特性與量測需求規劃適合的檢測方式。
 

薄膜厚度如何透過光學訊號量測？

以「薄膜量測」為例，當光照射至薄膜結構時，薄膜表面及各層介面反射的光可能產生干涉現象（Interference），並形成具有特徵的光譜訊號。光學檢測設備可取得這些光譜資訊，再搭配適合的光學模型及折射率、消光係數（n、k）等材料參數進行分析。
相較於需要直接接觸樣品表面的量測方式，光學方法能降低接觸造成樣品損傷或變形的可能，也較適合應用於對表面完整性要求較高的薄膜、光學元件與精密材料評估。
 

非接觸式光學量測設備，適合的樣品類型有哪些？

非接觸式光學量測不需要讓探頭直接接觸樣品，因此特別適合對表面完整性要求較高、容易受壓變形，或需要分析光學特性的材料。與AOI（自動光學檢測）主要著重刮痕、異物、灰塵等外觀瑕疵的判讀不同，這類光學量測設備主要透過反射光、透過光與光譜訊號，評估材料本身的反射率、透過率、膜厚等光學特性。常見適用樣品包括：
 

👉光學薄膜（Optical Films）

例如：減反射膜（AR Film）、增亮膜（BEF）、偏光片、硬化塗層（Hard Coating）及多層光學濾光片等，可依需求量測反射率、透過率、光譜特性與膜厚，作為薄膜光學特性與膜厚評估的參考。

👉軟性材料與可撓式基板（Flexible Materials）

例如：PI聚醯亞胺基板、PET薄膜與軟性導電膜等，這類材料本身容易因接觸或施力而產生形變，採用非接觸式量測，可減少量測過程對樣品狀態的影響。

👉玻璃基板（Glass Substrates）

包含顯示器用Cover Glass、Carrier Glass，以及具有光學鍍膜的玻璃材料，可依實際需求分析其透過率、反射率與鍍膜厚度等資訊。

👉顯示器材料與面板組件（Display Materials）

例如：彩色濾光片（Color Filter）、配向膜、量子點（QD）薄膜及其他顯示器相關材料，可透過光譜與膜厚量測掌握不同材料層的光學表現。

👉LED／Micro LED光電元件

例如：LED磊晶片、GaN等化合物半導體材料，以及封裝相關光學材料，可依樣品結構與檢測需求評估反射率、透過率或其他光譜特性。

👉光電材料與功能性薄膜

例如：太陽能電池相關薄膜、透明導電膜（ITO／AZO）、光阻劑（Photoresist）及介電薄膜等，都可依材料特性搭配適合的光學量測設備，進行膜厚或光學特性分析。

也就是說，只要樣品不適合直接接觸、需要維持表面完整性，或有取得反射率、透過率、膜厚等光學資訊的需求，都可進一步評估是否採用非接觸式光學量測。不過，不同材料的結構、透明度、表面狀態與膜層組成不同，實際仍需搭配適合的量測原理與設備規格。
 

非接觸式光學量測設備，能降低哪些檢測風險？

在薄膜、光學材料與高精度元件的量測過程中，檢測方式本身也可能影響樣品狀態。相較於需要讓探針或測頭直接接觸表面的方式，非接觸式光學量測設備主要透過光訊號取得材料資訊，可減少接觸造成的刮傷、汙染或形變，也較適合對表面完整性要求較高的樣品。以下整理幾項接觸式量測可能面臨的風險，以及非接觸式量測的相對優勢：

接觸式量測可能面臨的風險	非接觸式光學量測的優勢	對材料評估與製程的幫助
樣品表面刮傷或留下壓痕：探針與樣品直接接觸時，軟性薄膜、高平滑度玻璃或精密光學元件可能受到表面損傷	減少物理接觸造成的影響：透過光學訊號進行量測，不需讓探針直接施力於樣品表面	有助於維持樣品表面完整性，特別適合薄膜、玻璃基板與精密光學材料
接觸造成汙染：測頭反覆接觸不同樣品時，需留意殘留物或交叉汙染的可能	減少測頭與樣品直接接觸：光學量測通常可在一定工作距離（Working Distance，WD）下取得訊號	可降低因直接接觸帶來的汙染風險，較適合對潔淨度要求較高的材料與製程環境
樣品受力後產生形變：薄膜、軟性材料或薄型基板若受到探針壓力，可能出現局部下陷或變形	較能維持原有樣品狀態：量測時不需施加接觸壓力，可降低材料因外力而變形的可能	有助於取得較接近材料原始狀態的光學或膜厚資訊，提升後續分析的參考價值
破壞式取樣限制後續使用：部分材料分析方式需切片、蝕刻或破壞樣品，因此多採抽樣方式進行	支援非破壞式量測：部分光學檢測方式不需破壞樣品，即可取得所需資訊	量測後的樣品可依製程需求繼續使用，也有利於增加量測頻率或導入線上檢測

對於光學薄膜、軟性材料、玻璃基板或光電元件而言，非接觸式量測的價值不只在於「不用碰到樣品」，更在於能減少量測過程本身對材料狀態的影響。若再搭配適合的光學檢測設備與量測條件，也能進一步支援研發、品質管理與製程監控需求。
 

非接觸式光學量測設備能檢測什麼？3大應用告訴你！

 

1. 反射率與透過率分析，掌握不同波段的光學表現

反射率與透過率是評估光學材料與元件的重要指標。透過分光光譜量測，可觀察材料在不同波長下的反射率與透過率變化，進一步了解其光學特性。依照設備與量測需求，可涵蓋紫外光、可見光及近紅外光（UV-VIS-NIR）等不同波段，應用於光學薄膜、濾光片、玻璃、偏光材料及其他光電材料，作為材料研發、規格確認與品質管理的參考。

2. 膜厚與均勻性分析，確認薄膜是否符合設計需求

除了反射率與透過率，膜厚也是薄膜材料評估的重要項目。以光學干涉量測為例，當光照射薄膜後，不同介面產生的反射光會形成干涉訊號，再搭配光學模型與材料參數，即可進一步分析薄膜厚度。
若搭配多點量測或Mapping功能，還能掌握不同位置的膜厚分布，協助確認薄膜均勻性。實際可量測的膜厚範圍、膜層結構與分析精度，則需依設備規格、材料特性及量測條件而定。

3. 追蹤光學數據變化，作為製程穩定性評估依據

取得反射率、透過率與膜厚數據後，還能進一步應用於製程管理。透過比較不同批次、不同時間或不同樣品位置的量測結果，
可觀察光學特性與膜厚是否出現偏差，作為判斷製程穩定性的參考。舉例來說，鍍膜、塗佈等製程，製程條件的變化，都可能反映在光譜或膜厚數據上。

若搭配適合的光學檢測設備與量測方式，便能將這些數據納入研發驗證、品質管理或產線監控，協助工程人員掌握材料與製程的變化趨勢。

非接觸式光學量測設備推薦

從研發階段的材料分析，到製程中的膜厚監控，不同樣品與量測環境所需要的設備規格並不相同。大塚科技提供多種光學量測設備與膜厚量測方案，可依照樣品型態、量測區域、波長範圍、量測速度，以及Inline／Offline等產線整合需求進行評估。以下整理不同系列的特色與適用方向：

✅微小區域膜厚計OPTM系列：針對微小區域進行膜厚分析
OPTM 系列主要針對微小區域的非接觸式光學量測需求，結合顯微光學系統與反射光譜分析，可量測指定位置的膜厚與相關光學資訊。適合應用於微結構元件、圖案化區域（Pattern Area）、微透鏡陣列等需要縮小量測區域的樣品，亦可依材料特性與設備規格進一步分析光學常數（n、k）等資訊。
✅多通道分光光度計MCPD-9800：因應高速光譜量測需求
MCPD-9800 採用多通道光譜量測設計，可同時取得不同波長的光譜資訊，適合需要快速取得光譜資訊，或持續觀察光學訊號變化的應用情境。除了研發階段的光譜分析，也可依系統配置應用於連續性量測、光學變化監測及製程中的即時量測，讓光譜數據進一步應用於製程分析與監控。
✅晶圓厚度測厚儀SF-3系列：支援晶圓與薄膜厚度量測
SF-3 系列採用分光干涉方式進行非接觸式厚度量測，可整合至研磨機等製程設備，應用於晶圓研磨過程中的厚度監控。依設備規格，可應用於矽晶圓（Si）、樹脂層等不同樣品或膜層的厚度量測，適用於晶圓研磨、基板減薄及相關薄膜厚度量測需求。由於量測過程不需直接接觸樣品，也能降低探針接觸對表面造成影響的可能。
✅TE系列膜厚量測設備：依產線需求整合自動化量測
當量測需求從單點分析延伸至自動化與產線整合時，可依實際製程評估 TE 系列膜厚量測設備。透過自動化定位與量測系統，可針對不同尺寸的晶圓或樣品規劃相應的檢測方式。依設備配置與產線需求，可進一步評估 Inline（線上檢測）或 Offline（離線檢測）等導入方式，將膜厚數據運用於研發驗證、品質管理及製程監控。

非接觸式量測不需直接碰觸樣品，即可透過光學訊號分析反射率、透過率與膜厚等資訊，既能降低刮傷、汙染或形變的可能，也能為研發、品管與製程監控提供更多量測依據。面對不同樣品與製程需求，選擇符合量測需求的光學檢測設備也同樣重要。大塚科技提供分光光譜儀、膜厚量測及線上檢測等多元方案，可依樣品型態、量測項目、波長範圍與產線整合需求進行評估！