等离子体处理是电子系统制造中最常用的处理方法之一，尤其是用于生产微电子（例如综合电路（ICS））的生产。
大规模的IC可以包括多达400个不同的层。这些复杂结构的创建使用了血浆蚀刻和外延生长的重复步骤。为了确保IC正确函数，重要的是，在蚀刻过程中，从被蚀刻的新层中的材料完全去除，而没有损坏其下方的层。此外，要使事物更加复杂，必须在真空条件下进行蚀刻，以阻止污染物形成沉积物。
在加工过程中发生的电离过程中，大量能量被转移到被电离的材料中，这导致材料发出明亮的光。该灯可用于监视过程。
.jpg)
利用能量状态的变化
由于原子对较高的电子状态的激发，这些原子在电离过程中的发射发生，然后这些原子自发放松至其基态并在过程中发射光子。该过程的总能量是保守的，这意味着发射的光子具有等于原子地面和电子状态之间的差异。这种离散的能量是每个原子独有的，这意味着它的测量可用于确定样品中存在哪些元素。
样品以这种方式发出的光子的测量称为光发射光谱（OES），该技术允许工艺工程师确定等离子体蚀刻步骤的终点，即当完全去除层时。
通过将OES提供的监视能力纳入其制造过程中，IC的生产商可以完全自动化其蚀刻步骤，而不必担心过度蚀刻或不正确。
该过程的一个示例，其中使用光纤电缆使用Avantes光谱仪的431 nm CH线的OE被用于监测蚀刻图1- 由Eindhoven技术大学的Richard Van de Sanden教授的等离子体和材料过程（PMP）组成。亚博网站下载OES自动告诉用户何时通过与下面材料相对应的新光谱线突然出现到达较低的层。
.jpg)
图1。蚀刻深度和431nm光谱峰强度，用于监测CH含量。
在真空环境中工作
如果可能的话，最好使用收集镜头（也称为准直镜）监视该过程，该镜头通过观察窗口收集光，并将其通过光纤电缆通过。但是，当使用工业尺度等离子体蚀刻剂和外延生长反应器时，通常不可能使用真空密封的光纤电缆从晶片中收集光线。
虽然真空密封的光纤技术本质上是复杂的，但它是良好的发达且商业上可用的。
Avantes生产的光纤进料使用M12壳体，2个SMA光纤互连，可在10 - 7 mbar和5 - 40 mm之间的真空压室中与纤维旋转合作，并在5-40毫米之间进行。®O形圈。
在光学发射光谱中，分辨率是关键
像其他涉及原子光谱法OE的分析技术一样，OE往往需要高光谱分辨率才能正确识别不同的原子种类。Avantes的微型光谱仪的高分辨率使其非常适合OES。
阿瓦特斯avaspec-uls4096cl-evo使用3600个绿色密度光栅，可为200至400 nm之间的排放量提供0.05 nm的精细分辨率。此外，光谱仪使用由CMOS检测器阵列组成的传感器，该传感器提供了改进的动态范围和线性，非常适合高光级应用（例如等离子蚀刻OES）。
当与Avantes的新型快速电子触发器，模拟和数字I/O功能以及快速数据传输一起使用时，AVASPEC光谱仪可以轻松地纳入高速晶圆等离子体系统中。
.jpg)
avaspec-uls4096cl-evo
光谱范围v。分辨率
有些OES仪器被设计为特定应用程序，这些仪器使用有限的光谱范围来识别特定元素，但是大多数OES应用程序都需要确定广泛的元素。用于在任何OES应用中使用的多功能仪器需要更大的光谱范围；这意味着它们可能会受到固定光谱仪的基本局限性的影响，即更大的光谱范围会导致较低的分辨率。
Avantes生产的OES光谱仪使用具有增强响应的光学设计，这意味着可以在200 - 1100 nm的宽光谱范围内实现0.5 nm的精细分辨率。另外，可以将光谱仪连接在一起，以提供允许多通道操作的多重系统。
这种配置意味着系统中的每个光谱仪可用于在较小的光谱范围内收集光谱信息，例如200 - 300 nm，分辨率更高（<0.1 nm）。
多重光谱仪系统允许将OES信号通过多通道光纤束在每个光谱仪之间均匀分配。多路复用系统比大型扫描光谱仪更快，更稳定，同时也更便宜。
根据用户的需求，可以作为自定义，集成的交钥匙系统提供多重光谱仪配置（图3）。
.jpg)
AVASPEC多通道光纤光谱仪
光学发射光谱的更多应用
目前，OES最常见的应用是对等离子体蚀刻阶段何时完成的确定，但是该技术还有许多其他应用。对OES的其他应用的全面探索超出了本文的范围，尽管以下简要提及。
OE可以用作质量控制应用的质谱（MS）的便宜替代品，尤其是当使用电感耦合等离子体OE（ICP-OES）时。ICP-MS经常用于航空航天，汽车和回收行业中的元素验证，其中ICP-MS的使用将是多余的。
OE还用于监测金属纯度，例如铝，钢或铜的突变体排放。此外，在金属的3D打印过程中还采用了OES，用于监测激光消融光谱。
此信息已从Avantes BV提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载
有关此消息来源的更多信息，请访问Avantes BV。