用ATR来研究涂层硅晶圆

ATR光谱surface-sensitive红外采样的方法,在分析常用的薄膜和单层膜的表面。这种方法要求的领域包括半导体、电子和光学产业。检查涂料通用电气和硅等半导体基板,以及金属基板金和铝等多种方法进行。

这些方法,对于反映基质,包括掠射角镜面反射率和掠射角Ge-ATR(掠射角镜面反射是一种非接触式方法,后者需要接触涂层表面和ATR晶体)。方法经常用于递送的基质包括以下:从涂层ATR晶体晶片,晶片到一个ATR水晶在超临界的角条件下和传播。

三种方法比较在这工作,所有这些检查双面抛光涂布晶片:传播,掠射角Ge-ATR光谱,和一个ATR红外耦合到晶片技术。这种比较的形式将扩展清单概述各种方法的优缺点用于薄涂层的红外分析单面抛光晶片和涂料在金属。

实验

商业红外光谱被用来收集所有光谱8厘米164分辨率和壳体探测器是用来进行扫描。三个硅晶片检查每个技术调查。

下面的列表阐述了三种样品:一个双面抛光(DSP), 0.770毫米厚单面涂布与未知山姆晶片;一个DSP, 0.50毫米厚单面涂布晶片与甲苯残留在1000厚铝涂料(EMF);以及一个单面抛光(SSP) 0.770毫米厚片和一个未知的山姆。用吸管驱散甲苯(阿尔法蛇丘,中科院# 108 - 88 - 3)一侧的薄片,然后让它蒸发收集数据之前,在甲苯残留。对于甲苯涂层样品,数据被基线校正。

每个技术的配件:Four-Pass传输(左),WalfIRTM(中间),VariGATRTM(右)。

图1所示。每个技术的配件:Four-Pass传输(左),WalfIRTM(中间),VariGATRTM(右)。

每个样品的透射光谱,示例1(红色)是一个DSP单面涂布晶片和未知的山姆涂料和示例2(蓝色)是一个DSP单面涂布晶片与甲苯残留在1000厚铝涂层。

图2。每个样品的透射光谱,示例1(红色)是一个DSP单面涂布晶片和未知的山姆涂料和示例2(蓝色)是一个DSP单面涂布晶片与甲苯残留在1000厚铝涂层。

four-pass传动配件是用于收集样本光谱透射法。这个拥有75°的入射角和一个内置的偏振器,因此减少干涉条纹。除以4倍的吸光度数据调整从四个通过单程传播。

获得掠射角ATR测量,VariGATR™,一个变量掠射角配件安装锗晶体,是用于65°的入射角。执行这一技巧,它需要通用电气晶体之间的联系和涂硅晶片的表面。在这种情况下,接触是通过使用内置的滑动离合器实现压缩每个样本对晶体。

的WafIR™技术用于ATR技术,红外辐射的耦合到晶片。这个多次反射的配件是通过使用硅晶片作为ATR水晶,耦合光的晶片使用两个45°棱镜。它提供了33反射涂层表面的0.770毫米厚的硅晶片和51反射涂层表面的0.50毫米厚的硅晶片。

WafIR的设计是这样创建限制样本上的接触面积和接触应用于采样区域外的涂层。112年在澳大利亚(0.79 n - m)滑动离合器用于应用力。

结果与讨论

光谱的DSP与four-pass单面涂布薄片样品测量传输附件显示在图2。由于碳氢键的延伸,每个样品已经达到2922厘米1和2852厘米1。弱带强度显示由DSP单面涂布(非金属涂层)晶片样本进行传播。

在图3中,样品1的光谱测量和Ge-ATR internal-wafer ATR进行了比较。碳氢键两种方法的延伸,在2922年达到顶峰,2852厘米1这两种方法。重要的是要注意碳氢键的强度相对强劲延伸与内部晶片ATR技术。这些由internal-wafer ATR谱带强度显示Ge-ATR大约10倍。这种敏感引起的红外能量耦合到晶片,导致多个反射的晶片和更大的互动中隐失波样本。

这个图显示Internal-wafer ATR(红色)和Ge-ATR(蓝色)光谱的DSP单面涂布晶片与一个未知的山姆涂层。

图3:这个图显示Internal-wafer ATR(红色)和Ge-ATR(蓝色)光谱的DSP单面涂布晶片与一个未知的山姆涂层。

Internal-wafer ATR(红色)和Ge-ATR(蓝色)光谱的DSP单面涂布晶片与甲苯残留在这里显示1000厚铝涂料。

图4:Internal-wafer ATR(红色)和Ge-ATR(蓝色)光谱的DSP单面涂布晶片与甲苯残留在这里显示1000厚铝涂料。

图5显示了SSP单面涂布晶片的透射光谱(非金属涂层),光亮的一面是红色和蓝色的抛光面。

图5:图5显示了SSP单面涂布晶片的透射光谱(非金属涂层),光亮的一面是红色和蓝色的抛光面。

图4演示了甲苯残留的光谱单边1000厚铝涂布DSP硅晶片测量使用Ge-ATR和internal-wafer ATR。相比之下,图2显示了这个示例的透射谱。甲苯残留,传播更为敏感比internal-wafer ATR峰值强度近似internal-wafer ATR的两倍。

然而,所显示的灵敏度Ge-ATR显然超过internal-wafer ATR,接受峰值强度,大约二十倍于后者。Ge-ATR有一个更大的敏感性总体当所有三种方法同时进行比较,表明最好的方法取决于样本类型。

掠射角的Ge-ATR非常适合使用DSP单面涂布晶片金属涂层。与其他的样品,都是DSP单面涂布晶片,一个SSP单面涂布晶片非金属涂层检查以进一步调查。相比之下,使用每个方法,光谱测量晶圆放置的抛光,抛光一起下来。

很难确定样本光谱传输(图5),因为产生的基线是倾斜的,这可能归因于散射。散射的问题造成巨大的困难在分析这样一个示例使用internal-wafer ATR(图6)。结果是光谱有很大的噪音,不管晶片的取向。

图7中,然而,描绘Ge-ATR方法,表明抛光朝下光谱显示吸收800 - 900厘米1光谱区域。为抛光面测量,没有观察到的吸收。这是由于ATR晶体之间的接触不良和粗鲁的晶片的表面。

结论

总之,它已被确定,内部晶片ATR和的有效性Ge-ATR方法取决于晶片的尺寸和表面光洁度,以及它的材料。乐队强度产生的内部晶片ATR方法相比之下更强于掠射角Ge-ATR技术和DSP的传输测量单面涂布晶片与非金属涂层。

相反,然而,最敏感的是Ge-ATR检查DSP单面涂硅晶片光学厚1000金属涂料,除了SSP单面涂硅晶片。最弱的方法整体涂硅晶圆传输。

这图显示了internal-wafer ATR光谱的SSP单面涂布晶片(非金属涂层),光亮的一面是红色和抛光边是蓝色的。

图6:这图显示了internal-wafer ATR光谱的SSP单面涂布晶片(非金属涂层),光亮的一面是红色和抛光边是蓝色的。

图7显示了Ge-ATR SSP单面涂布晶片的光谱(非金属涂层),光亮的一面是红色和抛光边是蓝色的。

图7:图7显示了Ge-ATR SSP单面涂布晶片的光谱(非金属涂层),光亮的一面是红色和抛光边是蓝色的。

internal-ATR方法是否足够保持极化使晶圆表面的研究取向的物种(并比较其灵敏度的掠射角Ge-ATR),进一步的工作正在进行中。更多的工作是必要的形式研究在金属涂层SSP单面涂布晶片,这在理论上预计类似的结果SSP非金属单面涂布晶片。

表1。比较的技术。

方法 附件
(样本量,毫米)		 波长范围
(cm1)		 DSP晶片与单面非金属涂料 DSP晶片与单面金属涂层 SSP晶片与单面金属或非金属涂料
传输 Four-Pass传动配件
(50 x 13至152 dia。)		 9500 - 400 弱吸光度 弱吸光度 可以忽略不计
掠射角Ge-ATR VariGATR
203.2 (dia)。		 5000 - 650 弱吸光度 强大的吸光度 强大的吸光度
Internal-wafer ATR WafIR
(52 dia 203.2 x 10。)		 9500 - 1500 强大的吸光度 弱吸光度 可以忽略不计

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