Molecular Spectroscopy Application eHandbook

Význam tématu

Uniformita optických vrstev na předřezaných křemíkových a skleněných waferech je klíčová pro spolehlivý výkon vysoce přesných optických komponent a senzorů. Ruční měření reflexe na jednotlivých bodech je časově náročné a náchylné k chybám. Automatizované prostorové mapování UV-Vis-NIR reflexe šetří čas, snižuje chybovost a zajišťuje konzistentní kvalitu coatingu na celém povrchu waferu.

Cíle a přehled studie / článku

Uplatnit systém Cary 7000 UMS s univerzálním měřicím příslušenstvím (UMA) a Agilent Solids Autosampler pro plně automatizované mapování reflexe antireflexních nebo vysoce odrazných vrstev na 200 mm waferech. Ověřit možnost sběru úhlově rozlišených dat s vysokou přesností a opakovatelností bez jakéhokoli manuálního zásahu během celé dávky měření.

Použitá metodika a instrumentace

• Spektrofotometr Agilent Cary 7000 UMS s UMA pro měření absolutní reflexe v rozsahu 250 nm–2500 nm.
• Solids Autosampler se vzorkovnicí pro 200 mm wafery integrovaný do UMA.
• Úhel dopadu 7° (s-polarizace), šířka svazku 3°×1° (vertikálně×horizontálně), spektrální rozlišení 4 nm a sběr signálu 0,5 s.
• Mapovací vzorek: 8 chord (úseček) o 27 bodech po 5 mm, doplněných body ve vzdálenosti 92 mm a 93 mm od středu waferu.

Hlavní výsledky a diskuse

Uvnitř obrazce vlnového pásma kolem 1064 nm se na střední oblasti waferu dosahovalo odrazivosti >99 %. Při vyhodnocení 216 bodů v dávce měření byla dosažena reprodukovatelnost <0,1 % v průběhu 6,5 hod. Mapovací profily reflexe v s- i p-polarizaci vykázaly centrální symetrické poklesy odrazivosti směrem k okrajům, bez viditelných posunů nebo asymetrií. Drobné odlehlé body identifikovaly lokální kontaminace, potvrzené dalším optickým vyšetřením.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení doby jednotlivého měření z minut na desítky sekund a plná automatizace bez obsluhy.
• Možnost rychlého předběžného vyhodnocení uniformity coatingu jednotlivých wafrů před řezáním na menší substráty.
• Detekce drobných defektů nebo kontaminace díky vysoké citlivosti a opakovatelnosti (≤0,1 %).
• Škálovatelné řešení pro dávkové zpracování až desítek waferů s nízkou chybovostí v průběhu celé směny.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj multiúhlových pracovišť s vyšším počtem polarizačních úhlů a jemnějšími prostorovými kroky (např. ≤2 mm). Integrace s výrobními linkami umožní on-line kontrolu v reálném čase. Vědecký vývoj se zaměří na algoritmy pro automatické rozpoznání defektů a adaptivní ovládání nanášení vrstev pro účinné zpětné vazby do PVD/CVD procesů.

Závěr

Systém Agilent Cary 7000 UMS se sázkou na UMA a Solids Autosampler představuje robustní řešení pro plně automatizované, vysoce přesné a opakovatelné prostorové mapování reflexe antireflexních i složitých vysoce-odrazných povlaků na 200 mm waferech. Tento přístup významně zvyšuje produktivitu a spolehlivost kontroly výrobních i vývojových coatingových procesů.

Reference

• Burt, T., Zieschang, F. „Optical Coating Uniformity of 200 mm Diameter Precut Wafers“, OIC OSA Meeting, USA (2016).
• Burt, T., Haq, F. „Coated wafer mapping using Agilent Cary 7000 UMS with Solids Autosampler“, Agilent Application Note 5991-4072EN (2014).