Pomiar grubości powłok

ZOBACZ WIĘCEJ
01

ELIPSOMETR OBRAZUJĄCY EP4 (NANOFILM_EP4)

Nowa generacja narzędzi metrologicznych powierzchni stosuje połączenie elipsometrii zerowej oraz mikroskopii w celu umożliwienia charakteryzacji powierzchni cienkich warstw z rozdzielczością poprzeczną rzędu 1 mikrona. Umożliwia to obserwacje obszaru próbki 1000 razy mniejszego od większości nieobrazujących elipsometrów, nawet jeżeli używają one możliwości mikro spektroskopowych.
Dzięki swoim unikalnym cechom Nanofilm_ep4 pozwala na wizualizację powierzchni w czasie rzeczywistym. Możliwa jest obserwacja struktury próbki w skali mikroskopowej oraz pomiar parametrów takich jak: grubość, współczynnik refrakcji i absorpcja. Mapy profilu 3D zaznaczonych obszarów mogą być nagrywane. Połączenie urządzenia z innymi technologiami, takimi jak AFM, QCM-D, refraktometria, spektroskopia Ramana itd. jest możliwe w celu otrzymania większej ilości informacji o próbce.

 

Oprogramowanie do modelowania

Oprogramowanie nanofilm_ep4 jest modularne. Oddzielne moduły oprogramowania ułatwiają funkcjonowanie aparatu. Umożliwiają one analizę równoległą, offline oraz zdalne zbieranie danych z urządzenia. Poszczególne moduły oprogramowania to: AccurionServer, EP4Control, AccurionDataStudio and EP4Model. AccurionServer jest organizerem struktury przechowywania danych jak również wszystkich źródeł danych. EP4Control steruje aparatem oraz zawiera funkcje przetwarzania obrazu. AccurionDataStudio pozwala na przetwarzanie danych niezależnych od instrumentu. EP4Model umożliwia modelowanie złożonych cienkich warstw oraz analizę i dopasowanie danych pomiarowych (nie wymagane do pomiarów BAM).

Kluczowe cechy

  • Bezpośrednia wizualizacja próbki z elipsometrycznym kontrastowym obrazem o rozdzielczości poprzecznej rzędu 1 mikrona
  • Elipsometria obrazująca w zakresie długości fal od 250 nm do 1700 nm
  • Wiele akcesoriów do różnych aplikacji (SPR lub stałe/ciekłe ogniwa, światłowody w interfejsach ciecz/ciecz, mikrofluidach, regulacji temperatury, ogniw elektrochemicznych i wiele innych)
  • Obrazy elipsometryczne w czasie rzeczywistym zapewniają szybką wizualizację powierzchni, wszelkich defektów i struktur
  • Równoległe pomiary z wielu obszarów w wybranym polu widzenia
  • Zastosowany układ eliminujący efekt odbicia przez tło pozwala na pomiary na cienkich, przezroczystych podłożach

NANOFILM_RSE

Grubość cienkich warstw jest krytycznym parametrem w procesie produkcji. Popyt na precyzyjne, a zarazem szybkie pomiary dla ultracienkich warstw ciągle wzrasta. Dodatkowo, nowe technologie, takie jak urządzenia oparte materiałach 2D zwiększają tę potrzebę. Stan wiedzy w dziedzinie kontroli grubości warstwy obejmuje czujniki oparte na interferometrii i reflektometrii lub czujniki konfokalne, a także klasyczną elipsometrię. W większości przypadków te techniki nie są w stanie precyzyjnie zmierzyć grubość ultracienkich warstw, albo nie są w stanie zmierzyć grubość z “jednego strzału” (ang. single shot).

Nowym podejściem, opracowanym przez Accurion jest spektralna elipsometria odniesienia (rse), w której próbka jest porównywana ze szczegółowo wybranym odniesieniem.

Nanofilm_RSE to specjalny rodzaj elipsometru, w którym próbka jest porównywana z odniesieniem. Dzięki temu różnica elipsometryczna między próbką i odniesieniem może zostać zmierzona. Ze względu na układ odniesienia, żaden z elementów optycznych nie musi być przemieszczany lub modulowany w czasie pomiaru, a wysokiej rozdzielczości widma mogą być uzyskane w pomiarze typu single-shot. W ten sposób zbierane jest 100 pomiarów spektralnych na sekundę. W połączeniu ze zsynchronizowanymi stolikami w osi X oraz Y duża mapa grubości warstwy na podłożu może zostać otrzymana w zaledwie kilka minut. 

Główne cechy urządzenia

zakres spektralny450-900nm
prędkość zbierania danych100 pełnych widm na sekundę
rozmiar plamki~100μm
stolikiautomatyczne stoliki w osi X oraz Y
zakres stolików200mm
rozdzielczość grubości warstw0,1nm
powtarzalność pomiarów grubości±0,5%

ELIPSOMETR KONWENCJONALNY
SE 2000


Elipsometr konwencjonalny SE-2000 jest unikalną modułową platformą optyczną dla elipsometrów spektroskopowych z obrotową optyką kompensatora.

Cechy
Wykonuje bezstykowe i nieniszczących pomiary optyczne na podłożach jedno- lub wielowarstwowych próbek w celu uzyskania grubość warstwy oraz właściwości optycznych. System posiada modułowy i wszechstronny wygląd, aby odpowiedzieć na potrzeby od grubości prostych pojedynczych warstw do bardziej wymagających zastosowań, łączących polarymetrie, skaterometrie i elipsometrie korzystając z matrycy Mueller’a. Urządzenie posiada unikalny niezależny wybór kąta ramion goniometrów i mały rozmiar plamki. SE-2000 oferuje najszerszy zakres widma dostępnego na jednym narzędziu, począwszy od głębokiego UV (190 nm) do Mid-IR (25 mikrometrów) z opcjonalnym FTIR.

Może być skonfigurowany w trybie detekcji przy użyciu spektrografu i detektora diodowego, albo z dużą rozdzielczością przy użyciu spektrometru i detektora jednopunktowego, albo z obydwoma rodzajami połączonymi ze sobą w jednym urządzeniu.
SE-2000 zawiera nową inteligentną elektronikę Semilab wraz z wymiennymi komponentami, działa on z nową generacją oprogramowania (SAM / SEA). System może być sterowany z komputera PC lub laptopa za pośrednictwem sieci LAN lub przez nowy interfejs panelu dotykowego.

Tryby pomiaru

  • Spektroskopowa elipsometria dla grubości warstwy, funkcji optycznych, w tym złożonych struktur wielowarstwowych
  • Uogólniona elipsometria dla materiałów anizotropowych
  • Elipsometria transmisji dla przezroczystych podłoży
  • Skaterometria w porównaniu z długością fali i kątem padania
  • Matryca Mueller’a (11 lub 16 elementowa) oferowana w połączeniu ze skaterometrią 3D dla materiałów anizotropowych
  • Matryca Jones’a dla prostych materiałów anizotropowych
  • Przepuszczalność i odbicie w porównaniu z kątem padania i długością fali
  • Polarymetria
  • Porozymetria: Pomiary wielkości porów i porowatości w cienkich warstwach
  • Tryb in-situ pomiaru rzeczywistej kontroli czasu podczas procesu osadzania lub wytrawiania

Zastosowania

Fotonika:

  • LED, Optrics: AlGaN, GaN, InP, etc.
  • Odblaskowe powłoki, ARC, urządzenia III-V (EEL, VCSEL, ECL)
  • MEMS
  • Zol-żel/ porowate powłoki

Fotowoltaika:

  • Cienkie warstwy i krzemowe ogniwa słoneczne, ogniwa nanostrukturalne
  • Przezroczysty przewodzący tlenek, Nanokropki, nanodruty, CNT

Organiczne:

  • OLED
  • OPV
  • Czujnki
  • OTFT

Półprzewodniki:

  • High-k, tlenek azotu, Low-k
  • Interkonekty, litografia cienkich warstw
  • Epi-warstwy: SOI, SIGE, Napięte Si, SiC

Płaskie ekrany:

  • TFT-LCD
  • LTPS
  • IGZO
  • OLED
  • elektrochromowe warstwy

Ogólne:

  • Materiały ferroelektryczne (BST, SBT, PZT)
  • Ogniwa paliwowe, SOFC, porowate elektrody
  • Grafen
  • Materiały 3D, struktury okresowe

ELIPSOMETRYCZNA POROWATOŚĆ


EPA (ang. Ellipsometric Porosimeter Atmospheric pressure) jest zaprojektowany aby pozwolić na szybką charakteryzacje warstw pod ciśnieniem i temperatuą otoczenia. Aby pomiar mezoporów był prosty, tani, oraz nietoksyczny przedstawione zostały pomiary EP stosujące pulsacyjny przepływ powietrza z kontrolowanym ciśnieniem czątkowym wody. System pozwala na szybkie rozważanie ciśnienia cząstkowego w kazdym punkcie izotermy (kompletny cykl adsorpcji- desorpcji może być uzyskany w cięgu 30 minut)

Konfiguracja EPA jest wykonana z elipsometru spektroskopowego na którym zamontowany jest czujnik kontroli środowiska. W laboratoriach analizy wolumetryczne gazu są zwykle czasochłonne, głównie z powodu długiego czasu wyrównywania ciśnienia w komorze analizatora. W konfiguracji tego eksperymentu, system wyrównywania ciśnienia został zastapiony przez ciągły strumień powietrza zawierający ustalone cisnienie cząstkowe adsorbatu w bezpośrednim kontakcie z analizowanym mezoporowym filmem.

EPA daje dostęp do:

  • Rozkładu wielkości porów od 1.5nm to 60 nm średnicy
  • Średniego rozmiaru porów
  • Porowatości
  • Całkowitej powierzchni
  • Grubości – współczynnika załamania światła – współczynnika pochłaniania
  • modułu Young’a

ELIPSOMETR PUV (OD 135NM)

Elipsometr spektroskopowy produkowany przez Semilab zdolny jest do pracy od 135 nm. Cały zakres spektralny obejmuje przedział od 135 do 650 nm. Pozwala to na pomiar wszystkich nowych materiałów zaprojektowanych dla następnej generacji litografii (157 nm, laser Fe ekscymerowy) takich jak fotorezyst, warstwy ARC oraz całej optyki zawartej w następnej generacji Stepper.

Oparty na platformie GES5E elipsometr pracuje w oczyszczonej komorze rękawicowej aby zredukować zanieczyszczenia tlenem i wodą do zakresu ppm. Suchy azot jest wstrzykiwany jest w sposób ciągły do komory ze wzmacniaczem automatycznej regulacji. Z jednej strony praca z trzema rękawicami pozwala na umieszczenie próbki (o średnicy do 200mm) w uchwycie. Zestaw optyczny zawiera premonochromator w ramieniu polaryzatora aby uniknąć bielaniu fotorezystu.

Oprócz elipsometrii, system może wykonać pomiary fotometryczne w ustalonych stanach polaryzacji ((odbiciu i przenikaniu). Pomiary skaterometryczne są również możliwe.

Zastosowanie

  • Fotorezysty
  • Dolne i górne powłoki AR
  • Powłoki fotomaskowe
  • Maski
  • Granulki
  • Materiały optyczne: CaF2, MgF2, LaF3

SE 1000


Elipsometr SE-1000 zapewnia modułowość i wysoką wydajność pomiaru w kompaktowej obudowie. To ekonomiczne narzędzie obejmuje ręczny goniometr i ręczne pozycjonowanie próbek odpowiednie dla laboratoriów badawczo-rozwojowych. Wykonuje bezdotykowe i nieniszczące pomiary optyczne na podłożach, próbkach jednowarstwowych i wielowarstwowych w celu uzyskania indywidualnej grubości cienkich warstw i właściwości optycznych. SE-1000 zawiera nową inteligentną elektronikę Semilab z wymiennymi komponentami i współpracuje z oprogramowaniem operacyjnym i analitycznym nowej generacji (SAM/SEA). Systemem można sterować z komputera stacjonarnego lub laptopa za pośrednictwem sieci LAN lub nowego panelu dotykowego.

Tryby pomiaru

  • Elipsometria spektroskopowa z obrotowym kompensatorem
  • Uogólniona elipsometria dla próbek anizotropowych
  • Macierz Muellera z 11 współczynnikami
  • Matryca Jonesa
  • Polarymetria
  • Porozymetria: Pomiary rozkładu wielkości porów i porowatości w cienkich warstwach
  • Tryb pomiaru in situ do kontroli w czasie rzeczywistym podczas procesu osadzania lub trawienia


Opcje

  • Microspot
  • Rozszerzenie widma do zakresu bliskiego podczerwieni
  • Porozymetria cienkowarstwowa
  • Kamera wizualizacyjna
  • Reflektometr spektroskopowy
  • Cele płynne, stoliki do chłodzenia i grzania

INSE-1000


inSE-1000 to nowe narzędzie do pomiaru grubości in situ. Zapewnia ono natychmiastowy dostęp do grubości warstw i właściwości optycznych dzięki analizie plamek elipsometrycznych podczas procesów osadzania warstw w komorach próżniowych i load lockach.

inSE-1000 jest częścią rodziny narzędzi do elipsometrii Semilab, specjalnie zaprojektowanej do pomiaru w komorach próżniowych podczas procesów osadzania lub. Łatwo montowane ramiona można umieścić w komorze próżniowej lub na stanowisku testowym offline w celu szczegółowego zbadania produktu końcowego. Komponenty elektroniczne i systemy dodatkowe znajdują się w szafce, którą można umieścić obok urządzenia do osadzania. Interfejs Ethernet umożliwia sekwencję pomiarów na żądanie za pomocą urządzenia do osadzania i dwukierunkowego protokołu komunikacyjnego.

Funkcje systemu

  • Interfejs portu próżniowego CF-40
  • 75 W, ksenonowa lampa o krótkim łuku ze światłowodem
  • Obrotowa optyka kompensatora
  • Rozbieżność wiązki <0,2o (w wiązce równoległej, bez ogniskowania)
  • Kompaktowe ramiona
  • Rozdzielczość spektralna dla trybu szybkiego


Oprogramowanie

  • Natychmiastowa wizualizacja danych pomiarowych i wyników dopasowania: grubość i właściwości optyczne
  • Modelowanie każdej warstwy wszystkimi znanymi metodami, w tym prawami dyspersji, modelem stopu, warstwami okresowymi, modelem węzła fazowego, oceną warstwy anizotropowej lub dowolną formułą zdefiniowaną przez Użytkownika
  • Protokół komunikacyjny oparty na sieci Ethernet
  • Największa baza danych (n, k)

IRSE


Elipsometria spektroskopowa (SE) jest tradycyjnie stosowana w zakresie długości fal UV/widzialnej/bliskiej podczerwieni (250-850 nm) do precyzyjnych pomiarów grubości warstw, współczynnika załamania światła i zawartości pierwiastków w materiale. SOPRA zaproponowała elipsometr spektroskopowy działający w podczerwieni z transformacją Fouriera (IRSE) do badań i rozwoju już w 1993 r. Zakres podczerwieni jest interesujący, ponieważ w wielu przypadkach za jego pomocą można wykryć granice absorpcji związane ze składem chemicznym próbki. Z zakresu podczerwieni można również uzyskać informacje o grubości powłoki wykorzystując prążki interferencyjne. Ponadto, stężenie swobodnego nośnika wpływa na współczynnik absorpcji w zakresie podczerwieni, zapewniając nieniszczący sposób pomiaru tego parametru za pomocą ogona Drude’a.

R2R SE


Określenie jednorodności powłoki jest ważnym elementem kontroli jakości procesu osadzania in situ. Elipsometria spektroskopowa (SE), jako metoda pomiaru, zapewnia szybki i niezawodny pomiar wymagany do charakterystyki powłok cienkowarstwowych. Nowatorska platforma metrologiczna R2R SE firmy Semilab oferuje możliwość określenia grubości powłok wielowarstwowych i współczynnika załamania światła bezpośrednio po procesie powlekania w procesie typu roll-to-roll w z czasem akwizycji poniżej 100 ms na punkt.

Funkcje systemu

  • Szybka i dokładna analiza powłok wielowarstwowych
  • Ocena sekwencyjna (krok po kroku) tylko jednej warstwy na raz, bez konieczności wykonywania analizy pełnego stosu.
  • Eliminacja światła rozproszonego przez tylną stronę przezroczystego podłoża
  • Spot size: 500 μm przy 633nm
  • Zakres spektralny: VIS/NIR


Kontrola na linii

  • reflektancja
  • grubość
  • zawartość Ga (CIGS)
  • przewodnictwo (TCO)
  • chropowatość