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        光譜學在半導體領域中的應用

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        光譜學在半導體領域中的應用

        VCSEL/薄膜測量/OES/終點檢測/激光波長測量

         

        VCSEL 的生產和測試


        很多VCSEL制造商和集成商都使用Avantes公司的光譜儀來測試VCSEL的性能。許多客戶發現Avantes的光譜儀在VCSEL的許多常規測試中可以替代昂貴的光譜分析儀(OSA)。Avantes光譜儀被客戶稱贊的主要優勢包括高分辨率,高靈敏度,高像素數,軟件易于集成,可以實現高速測試。


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        Wafer Probing By MarTek, Inc. [CC BY-SA 3.0 ],via Wikimedia Commons

         

        圖中顯示了在晶圓加工過程中收集的 VCSEL 光譜的兩個不同示例。圖A是正常工作的單模 VSCEL 的示例,它僅顯示單個峰值,而圖B 顯示有缺陷的單模 VSCEL 具有多余的邊模。通過將高速光譜儀整合到晶圓檢測過程中,VCSEL 制造商可以利用類似于 LED 制造過程中使用的高速分揀和分類技術來顯著降低成本。


         

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                      正常工作的單模激光輸出 (A) 和具有大邊模 (B) 的故障激光器的示例 VCSEL 光譜分布

         


        推薦型號

        AvaSpec-ULS4096CL-EVO

         

         

        薄膜測量

         

        薄膜被廣泛應用于各種行業,包括半導體、微電子、顯示技術,當然還有光學元件。雖然薄膜的最終應用多種多樣,但都要求在鍍膜過程中精確控制每一個膜層的厚度。而這個工作非常具有挑戰性,因為這些膜層的厚度不盡相同,通常在1 nm100 μm之間。精確測定薄膜厚度的方法之一就是使用光譜儀。

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        半導體工業中薄膜的測量是通過反射或透射測量來實現的,使用基底和涂層材料的已知光學常數來計算理論厚度,然后將其與實際測量的厚度進行比較。

         

        Setup 12 ThinFilm measurement.jpg膜厚數據測試圖.png

                 薄膜測量示意圖及膜厚測試數據圖


        Avantes將AvaSpec-ULS2048CL-EVO光譜儀應用到多個薄膜測試中?;诜瓷浜屯干涞谋∧y量通常在 200-1100 nm 范圍內進行,適用于 10 nm-50 µm 的涂層。對于較厚的薄膜測量,可以使用Avantes 的NIRline 系列儀器。AvaSpec  -NIR256/512-1.7-EVO 及AvaSpec-NIR256/512-1.7-HSC-EVO是常用的近紅外范圍薄膜測量儀器。


         

        推薦型號

        AvaSpec-ULS2048CL-EVO/ AvaSpec-NIR256/512-1.7-HSC-EVO



        離子體刻蝕工藝中的光學發射光譜OES)監測

         

        等離子體刻蝕是現代電子制造中使用廣泛的技術之一,尤其是在集成電路 (IC) 和其他類型的微電子產品的制造方面。許多大型 IC包含多達 400 個不同的單獨層,并且要構建如此復雜的結構,每一層通常都需要外延生長和等離子體刻蝕。通過光學發射光譜(OES)監測技術進行刻蝕終點監測,IC 制造商可以*自動化刻蝕過程,而不必擔心過度刻蝕或刻蝕程度不夠等問題。

         

        荷蘭埃因霍芬理工大學 Richard van de Sanden 教授的等離子體和材料工藝 (PMP) 小組提供示例:在蝕刻過程中收集發射光譜并通過光纖將其耦合到 Avantes 光譜儀來監測 431nm CH 的譜線。

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        用于監測 CH 含量的蝕刻深度和 431 nm 光譜峰值強度

         

        Avantes 光譜儀在 200-1100 nm 范圍內可以配置成多通道組合的方式,分辨率可達到0.05nm,每個通道可以設置不同的積分時間或信號平均次數,并且各個通道*同步采集。此外,軟件中Store to RAM功能可實現多通道高速測量,采樣頻率可達2200幅光譜/秒。Avantes光譜儀相比于大型掃描型光譜儀價格更便宜,并且可以提供穩定地、采樣速率更快的測試。

         

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        AvaSpec系列多通道光譜儀

         

        終點檢測


        等離子體刻蝕過程中,我們需要關注何時停止刻蝕避免下層介質受到損傷,導致器件失效,因此,能夠準確地判定刻蝕終點就顯得尤為重要。OES光譜監測,可作為刻蝕終點檢測一種有效輔助手段,測量原理是基于光譜儀對刻蝕過程中的特征光譜信號進行實時監測,同時非介入式的測量又不會對刻蝕本身產生干擾。不同物質都有其特征發射光譜,當刻蝕材料改變時可以通過OES光譜的變化來確定薄膜被清除的進程,從而進行刻蝕終點判別。

         

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        (a)系統三維模型圖                (b) 系統實物

         


        圖片來自:Zhang, J.; Luo, J.; Zou, X.; Chen, J. An Endpoint Detection System for Ion Beam Etching Using Optical Emission Spectroscopy. Micromachines 2022, 13, 259. https://doi.org/10.3390/mi13020259


        推薦型號

        AvaSpec-HSC1024*58TEC-EVO

        AvaSpec-ULS2048CL-EVO/ AvaSpec-ULS4096CL-EVO

         

         

        激光波長測量


        隨著激光在半導體、工業加工和醫療等領域的應用越來越廣泛,方便快捷的測量激光器波長已經成為一種迫切的需求。目前測量激光波長參數的儀器大致分為三類,一類是波長計,功能簡單,操作方便,精度也比較高,但是一般只能讀出波長數據,當激光器是多波長或者光譜較寬時,測量有可能不準確;一類是掃描F-P腔,主要是研究激光器的光譜形狀,一般不給出波長的絕對數值;還有一類就是光譜儀,通過光譜儀,我們可以方便地監測激光的波長、幅值、半寬值(FWHM)、波峰數目等參數隨時間變化的情況。

         

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        AvaSpec-ULS4096CL-EVO高分辨率光譜儀非常適合測量連續和脈沖激光的波長和相對強度,而且由于探測器具有9微秒的電子快門功能,因此動態范圍非常大。對于高功率激光,可選用積分球或余弦校正器來衰減入射光,以避免探測器飽和。

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        AvaSpec-ULS4096CL-EVO

        關于我們


        北京愛萬提斯科技有限公司作為微型光纖光譜儀制造商,公司總部位于荷蘭Apeldoom,擁有超過2400平方米的總部,研發中心及標準化工廠,同時在美國、中國、英國、德國有分公司,在其他35個國家有46個專業的代理商。Avantes公司在為客戶提供定制光譜儀方面擁有將近30年的經驗,并廣泛的在科研、工業和OEM領域有著豐富的經驗,這使得Avantes公司可以為客戶提供適合于他們應用和研究的解決方案。2007年成立了北京愛萬提斯科技有限公司(Avantes China),2021年成立了上海愛萬提斯科技(Avantes Shanghai)應用中心,并在成都建立了辦事處。


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