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光谱型椭偏仪的校准(七)-椭偏仪校准方案样片考核完成后,使用制备的膜厚标准样片对光谱型椭偏仪的椭偏角进行校准实验。校准方案被校椭偏仪光谱范围 245-1000nm,入射角度 65°:标准样片标称厚度为 2nm,50nm,500nm,样片椭偏角标准值通过Matlab按照样片的厚度量值进行份真得到:校准环境(20Z±3)°,相对湿度40%-60%。校准时,分别使用3个样片对光谱型椭偏仪进行校准,每个样片测量10次,取10次结果的平均值作为椭偏角的测量结果,椭偏角偏差计算公式为式中:----波长取样点上光谱型椭偏仪测量得到的椭偏角;校准结果与分析按照校准方案使用标准样片对光谱型椭偏仪进行校准,校准结 ...
光谱型椭偏仪的校准(六)-样片的均匀性考核样片的均匀性考核实验膜厚标准样片作为一种标准物质,其测量区域均匀性和稳定性一定要好。在样片制备完成后,我们需要使用3台同型号的光谱型椭偏仪对其测量区域的均匀性和稳定性进行了考核,取这3台仪器测量结果的平均值来作为考核结果。为确保量值准确可溯源,使用相同标称厚度的膜厚标准样片作为标准,光谱型椭偏仪作为比较仪,采用比对测量的方式对制备样片的厚度进行测量,测量结果按照下式进行处理。式中:Tvlsi — VLSI标准样片证书上给出的样片厚度量值;tVLSI13 — 13所测量得到的VLSI标准样片的量值;tCETC13 — 未修正的13所膜厚样片的测量值;tc ...
光谱型椭偏仪的校准(五)-样片的制备与稳定性考核样片的制备本文采用了半导体热氧化工艺制备膜厚标准样片,该样片使用4寸硅晶圆片制备。由于硅晶圆片区域较大,为保证使用膜厚标准样片校准椭偏仪结果准确,在研制的膜厚样片上设计特殊图形,标记出膜厚标准样片的测量区域,其为标准样片中心直径为20mm的圆形区域,如下图1所示。图1 膜厚样片测量区域示意图膜厚标准样片制备的具体工艺流程如下图2所示。图2 样片制备流程工艺图在膜厚样片的制备过程中,需要严格控制二氧化硅薄膜生长工艺参数,以保证膜层的均匀性和稳定性 ,制备出的膜厚标准样片如下图3所示。图3 制备的膜厚标准样片样片的稳定性考核实验膜厚标准样片作为一种标 ...
种更为完善的椭偏角校准方法,以保证光谱型椭偏仪椭偏角在较大范围内测量结果的准确可靠,我们称他为样片测量法。根据椭偏仪测量流程可知,首先需要测量被测样品得到椭偏角参数,然后建立测量模型通过拟合的方式得到薄膜的厚度。对于光谱型椭偏仪而言,不同材料、不同薄膜厚度的样片,对应的椭偏参数是不相同的。假定被测样品材料固定,则椭偏角和薄膜厚度建立了对应的关系,使用不同厚度的薄膜样片就可以实现椭偏角的校准,测量形式如图1所示。图1 模型固定的椭偏仪测量形式目前,硅作为zui常用的半导体材料,在半导体和微电子领域中占据很大的比重,因此膜厚标准样片的衬底材料为硅,薄膜材料为二氧化硅。按照公式所示的数学模型编写Ma ...
光谱型椭偏仪的校准(三)-空气测量法空气测量法只需要验证光谱型椭偏仪测量得到的椭偏角是否与理论值相同即可验证其椭偏角的测量准确度,使用可变角度椭偏仪进行验证,实验结果如下图所示。椭偏角 和Δ的偏差不超过±0.1°,与理论分析结果吻合良好。(a)椭偏角验证结果 (b)椭偏角Δ验证结果但是,由于不是所有光谱型椭偏仪的入射角度是可变的,直接测量空气的方法具有一定的局限性。为了适用于入射角度不能改变的光谱型椭偏仪椭偏角的校准,可以应用改进的空气测量法:使用上下表面平行度好且材质均勻的透明材料作为标准对椭偏角的准确度进行验证。如下图所示使用平行平晶对椭偏仪的椭偏角进行验证。此时,按照斯涅尔定律和折射定律 ...
现较大范围内椭偏角校准所需标准样片的薄膜厚度量值,并采用半导体热氧化工艺制备出性能稳定的膜厚标准样片。椭偏仪是利用椭圆偏振术对透明薄膜进行无损测量的一种仪器,它是利用偏振光在薄膜上下表面的反射,通过菲涅耳公式得到光学参数和偏振态之间的关系来确定光学薄膜折射率和厚度。因其准确度高且为非破坏性测量,是测量光学薄膜折射率和厚度zui常用的一种测量仪器。椭圆偏振术的数学模型为式中:— 偏振角;Δ— 两个偏振分量的相位差经薄膜后所发生的变化;d — 薄膜厚度;n0— 空气折射率;n1— 薄膜折射率;n2— 衬底折射率;— 入射角度;— 入射光波长。和Δ分别反映了偏振光经过薄膜反射前后强度和相位的变化,统 ...
光谱型椭偏仪的校准(一)-椭偏仪校准思路在分立器件和集成电路的制造过程中常用到各种不同的薄膜,如热氧化膜 (二氧化硅Si〇2薄膜)尧电介质膜 (Si3N4薄膜)等。薄膜厚度是一个重要的参数,对各种薄膜厚度参数的精确、快速测定和控制,是保证器件质量、提高生产效率的重要手段。光谱型椭偏仪是半导体和微电子领域使用zui广泛的薄膜厚度测量仪器。为了保证光谱型椭偏仪测量结果的准确可靠,通常会使用薄膜厚度已知的膜厚标准样片对椭偏仪的薄膜厚度测量能力进行校准。一般情况下膜厚标准样片的衬底材料为硅,薄膜材料为热氧化生长的二氧化硅。由光谱型椭偏仪测量原理可知:椭偏仪在测量薄膜厚度时,得到的直接测量量为椭偏角(和 ...
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