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助力提升芯片質(zhì)量和產(chǎn)量，半導體工藝監(jiān)測中的光譜應用
2022年09月16日 14:25:12
來源：愛蛙科技 點擊量：3850
根據(jù)檢測工藝所處的環(huán)節(jié)，IC集成電路檢測被分為設計驗證、前道量檢測和后道檢測。前道量測、檢測均會用到光學技術和電子束技術。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】根據(jù)檢測工藝所處的環(huán)節(jié)，IC集成電路檢測被分為設計驗證、前道量檢測和后道檢測。前道量測、檢測均會用到光學技術和電子束技術，其中光學量測通過分析光的反射、衍射光譜間接進行測量，其優(yōu)點是速度快、分辨率高、非破壞性。后道檢測工藝是芯片生產(chǎn)線的“質(zhì)檢員”，根據(jù)工藝在封裝環(huán)節(jié)的前后順序，后道檢測可以分為CP測試和FT測試。
在以上測試中，光譜儀可以用于膜厚測量、蝕刻終點監(jiān)控等工藝中。
(一) 膜厚測量
半導體集成電路的生產(chǎn)以數(shù)十次至數(shù)百次的鍍膜、光刻、蝕刻、去膜、平坦等為主要工序，膜層的厚度、均勻性等直接影響芯片的質(zhì)量和產(chǎn)量，在加工中必須不斷地檢測及控制膜層的厚度。光學薄膜測厚儀是半導體生產(chǎn)流程中必不可少的設備之一，用于對芯片晶圓及相關半導體材料的鍍膜厚度等進行檢測。
半導體光學薄膜測厚儀技術主要有光譜反射儀和橢偏儀兩種。橢偏儀考慮了光的極化，采用P波和S偏振反射光之間的相位差異，適用于非常薄的薄膜，并可直接測試N，K值。光譜反射儀雖然沒有橢偏儀的這些性能，但也能測量數(shù)納米以下的薄膜厚度，測量精度高，而且測量速度較快。
基于光波的干涉現(xiàn)象，光束照射在薄膜表面，由于入射介質(zhì)、薄膜材料和基底材料具有不同的折射率值和消光系數(shù)值，使得光束在透明/半透明薄膜的上下表面發(fā)生反射，反射光波相互干涉，從而形成干涉光，這些干涉光在不同相位處的強度將隨著薄膜的厚度發(fā)生變化。通過對干涉光的檢測，結合適當?shù)墓鈱W模型即可計算得到薄膜的厚度。
海洋光學(Ocean Insight)膜厚儀檢測系統(tǒng)，配置有采樣平臺、UV-VIS反射探頭，配置如下。
圖1：薄膜厚度測量系統(tǒng)配置
(二) 終點監(jiān)控
在基于等離子體的蝕刻工藝中，等離子體監(jiān)測對工藝控制很重要。晶圓是用光刻技術制造和操作的，蝕刻是這一過程的主要部分，在這一過程中，材料可以被分層到一個非常具體的厚度。當這些層在晶圓表面被蝕刻時，等離子體監(jiān)測被用來跟蹤晶圓層的蝕刻，并確定等離子體何時完全蝕刻了一個特定的層并到達下一個層。通過監(jiān)測等離子體在蝕刻過程中產(chǎn)生的發(fā)射線，可以精確跟蹤蝕刻過程。這種終點檢測對于使用基于等離子體的蝕刻工藝的半導體材料生產(chǎn)至關重要。
等離子體監(jiān)測可以通過靈活的模塊化設置完成，使用高分辨率光譜儀，如海洋光學的HR或Maya2000 Pro系列(后者是檢測UV氣體的一個很好的選擇)。對于模塊化設置，HR光譜儀可以與抗曝光纖相結合，以獲得在等離子體中形成的定性發(fā)射數(shù)據(jù)。從等離子體室中形成的等離子體中獲取定性發(fā)射數(shù)據(jù)。如果需要定量測量，用戶可以增加一個光譜庫來比較數(shù)據(jù)，并快速識別未知的發(fā)射線、峰和波段。
圖2：模塊化的光譜儀設置可以配置為真空室中的等離子體測量。
圖3：通過真空室窗口測量氬氣等離子體的發(fā)射。
紫外-可見-近紅外光譜是測量等離子體發(fā)射的有力方法，以實現(xiàn)元素分析和基于等離子體過程的精確控制。這些數(shù)據(jù)說明了模塊化光譜法對等離子體監(jiān)測的能力。Maya2000 Pro在紫外光下有很好的響應。另外，光譜儀和子系統(tǒng)可以被集成到其他設備中，并與機器學習工具相結合，以實現(xiàn)對等離子體室條件更復雜的控制。
在半導體領域中的光譜應用是海洋光學的未來業(yè)務側重點之一。從Ocean Optics更名為Ocean Insight，也是海洋光學從光譜產(chǎn)品生產(chǎn)商轉(zhuǎn)型為光譜解決方案提供商戰(zhàn)略調(diào)整的開始。海洋光學不僅繼續(xù)豐富擴充光傳感產(chǎn)品線，且增強支持和服務能力，為需要定制方案的客戶提供量身定制的系統(tǒng)化解決方案和應用指導。作為海洋光學官方授權合作伙伴，愛蛙科技(iFrog Technology)致力于與海洋光學攜手共同幫助客戶面對問題、探索未來課題，為打造量身定制的光譜解決方案而努力。
本文資料來源-海洋光學/ 編輯整理-愛蛙科技
關于海洋光學
海洋光學(Ocean Insight)作為世界領先的光學解決方案提供商，應用于半導體、照明及顯示、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、生命科學生物、醫(yī)藥研究、教育等領域。其產(chǎn)品包括光譜儀、化學傳感器、計量檢測設備、光纖、透鏡等。作為光纖光譜儀的發(fā)明者，如今海洋光學在全球已售出超過40萬套的光纖光譜儀。
關于愛蛙科技
愛蛙科技(iFrog Technology)是海洋光學官方授權合作伙伴，提供光譜分析儀器銷售、租賃、維護，以及解決方案定制、軟件開發(fā)在內(nèi)的全鏈條一站式精準服務。
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