圖一：Energetiq 的新型 EQ-77C 寬帶光源

激光驅(qū)動(dòng)光源可優(yōu)化 FTIR 性能

Energetiq 的激光驅(qū)動(dòng)光源 (LDLS?) 使用激光激發(fā)并維持直徑100μm – 320μm的氙等離子體。結(jié)果是一種極其明亮的寬帶輻射發(fā)射器，覆蓋170nm至2400nm的波長(zhǎng)范圍 (DUV-NIR)。由于它是激光維持的，因此亮度、空間穩(wěn)定性和壽命不會(huì)像傳統(tǒng)等離子體源(例如氙短弧燈)那樣因電極的使用而受到限制。

最近，Energetiq 通過(guò) EQ-77C將 LDLS 的發(fā)射波段擴(kuò)展到中紅外，如圖1所示。這是通過(guò)設(shè)計(jì)具有不同輸出窗口材料的新型光電池來(lái)實(shí)現(xiàn)的，允許傳輸氙等離子體放電廣譜從350nm到20μm(可見(jiàn)光到中紅外)。 EQ-77C的非常小的等離子體產(chǎn)生高光譜輻射率，大約比熱紅外源(例如 Globar ?)高十倍，如圖 2 所示，并且表現(xiàn)出高水平的空間穩(wěn)定性。

高輻射率和空間穩(wěn)定性的結(jié)合使光能夠有效地耦合到小孔徑和小直徑光纖中。小等離子體還近似于點(diǎn)源，能夠?qū)崿F(xiàn)低發(fā)散角的準(zhǔn)直，這對(duì)于長(zhǎng)光路長(zhǎng)度的應(yīng)用非常重要。

圖 3 顯示了 Globar，它是目前用于 FTIR 的典型紅外光源。它由碳化硅或氮化硅制成，通過(guò)電加熱至1100-1650K 的溫度。新型 EQ-77C LDLS 的目標(biāo)應(yīng)用是：

1.半導(dǎo)體計(jì)量和過(guò)程監(jiān)控。

2.光學(xué)鍍膜過(guò)程監(jiān)控。

3.氣體分析。

4.S-SNOM 顯微鏡。

圖 II：具有擴(kuò)展中紅外光譜輸出的 LDLS 的光譜輻射亮度

圖 III：1300K 時(shí)的碳化硅 Globar

用于檢測(cè)半導(dǎo)體制造過(guò)程中元素成分的 FTIR

傅里葉變換紅外 (FTIR) 反射光譜是表征薄膜化學(xué)和成分的首選技術(shù)，因?yàn)樗哂蟹瞧茐男砸约皩?duì)分子鍵和自由載流子的出色敏感性。雖然 FTIR 光譜已廣泛應(yīng)用于研發(fā)環(huán)境，但其在主流生產(chǎn)計(jì)量和產(chǎn)品晶圓工藝監(jiān)控中的應(yīng)用歷來(lái)受到限制。這些限制已通過(guò) FTIR 技術(shù)的一系列不斷進(jìn)步而消除，包括使用新的寬帶紅外光源、新的采樣光學(xué)器件和基于模型的綜合分析。

FTIR 光譜還為 Epi 厚度、溝槽深度測(cè)量以及薄膜(例如高 k 和低 k 化學(xué)成分)提供實(shí)時(shí)解決方案。通過(guò)透射或反射光譜的光學(xué)建模，可以獲得有關(guān)電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的信息，然后可將其用于過(guò)程控制和監(jiān)測(cè)。

對(duì)于薄膜厚度在線監(jiān)測(cè)，半導(dǎo)體行業(yè)歷來(lái)利用 LDLS 技術(shù)進(jìn)行光譜橢圓測(cè)量和反射測(cè)量，特別是在沉積設(shè)備中。隨著先進(jìn)封裝的快速采用，該應(yīng)用程序現(xiàn)已從前端流程擴(kuò)展到后端流程。半導(dǎo)體制造過(guò)程控制的一個(gè)相對(duì)較新的方面是成分，并且 FTIR 正在獲得廣泛采用。隨著芯片制造成本迅速增加，監(jiān)控每個(gè)晶圓的厚度和成分變得至關(guān)重要。鑒于 EQ-77C LDLS 的吞吐量?jī)?yōu)勢(shì)，這是采用 EQ-77C LDLS 的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

圖 IV：用于測(cè)量化學(xué)成分的 FTIR 布局

概括

之前已經(jīng)證明了 FTIR 光譜儀對(duì)電池氮化硅和非晶碳硬掩模 (ACHM) 中氫鍵的測(cè)量能力。對(duì)于電池氮化硅，光譜解卷積可以區(qū)分對(duì)應(yīng)于 Si-N、Si-H、NH、Si-O 和 Si-OH 鍵的各個(gè)峰。使用基于 LDLS 的紅外源(代替 SiN Globar)可以進(jìn)一步改進(jìn) FTIR 測(cè)量方法。 LDLS 結(jié)合了較高的輻射度和空間穩(wěn)定性，使光線能夠有效地耦合到小孔徑中，并提高了信噪比。

審核編輯 黃宇