在半导体工业中,晶圆的加工、芯片的制造过程等均会涉及大量的涂层。在操作中,如晶体管层的沉积、 掩膜、蚀刻、包装固化或成形,各种类型的有机或金属材料被沉积下来。一般一个芯片会具有几十层薄膜结构,而薄膜的厚度、均匀性会对晶圆成像处理的结果产生关键性的影响。
因此,为生产性能可靠的芯片,薄膜的质量是保证产品最终良率的关键。半导体薄膜按材料划分有金属、介质、多晶材料和光刻胶,它们是透明或者是不透明的薄膜。
测试到这些层的厚度对于监测和优化每个过程都很重要。但是,基于光学技术的测量几乎不可能实现完全不透明或具有低透明度的涂层的测量,接触式测量又会对部件造成潜在损害,放射性技术可能涉及安全问题难以集成。
普雷茨特可提供多种传感器,您可根据实际需要选择不同的产品型号。
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针对单层/多层的透明薄膜
检测透明膜通常根据不同的厚度范围,有多种检测原理的选择,包括:光谱共聚焦原理、白光干涉原理、红外干涉原理等。
1 – 点传感器 CHRocodile 2 S
新的 CHRocodile 2 系列传感器将高性能电子器件、高速以太网接口、高强度白光 LED 和高灵敏度的探测器,使传感器可实现最高 66 kHz 的测量速度和高测量精度。其配置了自动光源控制装置,可实现非接触式距离,形貌和厚度的测试,甚至对于复杂的几何形状和拥有不同反射率,粗糙度和折射率的材料的测量任务都可胜任。测量具有极高的精度和复现性,甚至在测试环境波动的情况下都相当稳定。
针对最小厚度 50 μm 的薄膜,可使用其光谱共焦波段进行测量。
图:干涉原理图
2 – 点传感器 CHRocodile 2 S HS
CHRocodile 2 传感器可在光谱共焦和干涉模式下轻松切换,以此来实现诸如透明塑料和多层膜的更多的测量的可能性。针对 2 μm-120 μm 的透明薄膜,可使用白光干涉波段进行测量。
3 – 红外干涉传感器 CHRocodile 2 IT HTW
普雷茨特光学的高精度同轴干涉点传感器可以实现距离和厚度的非接触式测量,测量范围高达 12,600 μm。得益于传感器纳米级别的分辨率,同样适用于在诸如晶圆这样的微结构上的测量。此外,多层分立膜层的厚度的测量也可通过一次测试同时实现。
我们的光学测量技术可为粗糙,参杂和高参杂的晶圆,半透明和不透明的塑料,玻璃,涂层和粘结剂等红外透明材料提供质量监控。
针对最低 1.5 μm 的半透明或多层薄膜,可使用红外干涉波段进行测量。
针对单层/多层的非透明薄膜 Precitec Enovasense 激光光热传感器可对任何类型的涂层和基材材料进行精确而稳定的厚度测量 – 扩散涂层或反射涂层、平面涂层或曲面涂层、粗糙涂层或抛光涂层 – 以及任何表面,例如镜面、未加工金属面、陶瓷或粘合剂表面。可测量的厚度范围从纳米到毫米,且多年来保持亚微米级测量稳定性。
在半导体行业,Precitec Enovasense 可对各个工艺制程中的单层或多层不透明的薄膜厚度进行检测。
硬质涂层: Enovasense 传感器特别适用于测量不透明层,如典型的硬掩膜,如 TiN 或 TaN。 此外,其还可实现低于 0.5% 无定形碳上的硬掩膜厚度的重复性。例如用于 3D-NAND 闪存工艺。
金属涂层: 在金属化工艺中,通过 PVD、CVD 或溅射工艺会涉及到大量金属或合金。Precitec Enovasense 可以测量大约 50 μm 的 Ag 和 Ni 层以及非常薄的 Cu 或 TiN 层,以及非常薄的约 50 nm 的 Cu 或 TiN 层。
沉积层 Precitec Enovasense 传感器还可以测量沉积在半导体元件后端的环氧树脂或聚合物包装涂层。此外,在测量这些不透明层的残余厚度时,还可以进行原位控制。
半导体和电介质层 Precitec Enovasense 还可以测量核心半导体和电介质层,如 SiC、氧化物、 SOI 层 – 并且可以测量到非常低的厚度水平。