Energetiq Technology 是濱松光子學(xué) (Hamamatsu Photonics) 的全資子公司，以其創(chuàng)新的激光驅(qū)動(dòng)光源 (LDLS?) 而聞名。 LDLS 產(chǎn)品用于許多半導(dǎo)體應(yīng)用，包括光譜橢圓光度術(shù)。

橢偏儀簡(jiǎn)介

光譜橢圓光度術(shù)是一種用于檢查納米級(jí)材料的無(wú)損計(jì)量方法，對(duì)于確定薄膜基板的厚度以及質(zhì)量監(jiān)控和缺陷分析特別有用。該技術(shù)至少可以追溯到 1886 年，當(dāng)時(shí)德國(guó)物理學(xué)家 Paul Drude 開(kāi)發(fā)了基本方程，并于 1945 年首次被稱為“橢圓測(cè)量法”。

橢圓偏振儀通過(guò)測(cè)量反射光偏振的變化來(lái)測(cè)量光與樣品材料的相互作用。該技術(shù)可用于測(cè)量多層膜的厚度、折射率和吸收率。

橢圓偏振儀的主要組件是準(zhǔn)直寬帶光源(例如 Energetiq 的 EQ-99X LDLS)、偏振器以及分析儀和檢測(cè)器對(duì)(如圖 1 所示)。一些橢圓偏振儀還使用補(bǔ)償器來(lái)修改準(zhǔn)直光的偏振。

圖 1：橢圓偏振儀的主要組件是光源、偏振器和探測(cè)器。一些橢偏儀還使用補(bǔ)償器。

橢偏儀應(yīng)用

Energetiq 的創(chuàng)新 LDLS 技術(shù)使用 CW 激光器來(lái)激發(fā)和維持非常小的氙等離子體，從而產(chǎn)生極其明亮的寬帶光，如圖 2 所示。在氙弧燈和氘燈等傳統(tǒng)方法中，亮度、空間穩(wěn)定性和燈壽命受到使用電極將功率耦合到等離子體的限制。 Energetiq 的 LDLS 技術(shù)可在燈的使用壽命期間實(shí)現(xiàn)極其穩(wěn)定的光產(chǎn)生，因?yàn)榧す馄鳛榈入x子體提供了所有能量(電極僅在非常短暫的點(diǎn)火過(guò)程中使用)。

Energetiq 的光源通常用于光譜橢圓光度術(shù)，用于半導(dǎo)體行業(yè)的薄膜表征。橢圓測(cè)量法還有其他一些應(yīng)用，從物理科學(xué)研究到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案、平板顯示器、生物傳感和眼鏡光學(xué)鍍膜。最近，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究人員開(kāi)始使用橢圓光度術(shù)來(lái)檢查生物樣本。

優(yōu)質(zhì)光源

Energetiq 的激光驅(qū)動(dòng)光源因其極高的亮度、寬廣的發(fā)射光譜和非常小的光斑尺寸而成為橢圓光度測(cè)量的理想選擇。其他常用的橢偏儀光源包括固態(tài)激光器、傳統(tǒng)的氙弧燈或汞弧燈。

對(duì)于像半導(dǎo)體制造中的許多工藝一樣需要比較大吞吐量的大批量生產(chǎn)應(yīng)用，亮度成為選擇光源時(shí)非常重要的因素。亮度描述了光源有效地將光子耦合到小區(qū)域的能力。例如，在半導(dǎo)體制造中，每秒傳輸更多光子意味著每秒進(jìn)行更多測(cè)量，即更高的生產(chǎn)吞吐量。

LDLS 在寬光譜范圍內(nèi)具有亮度優(yōu)勢(shì)，是納米級(jí)應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樗鼜闹睆叫≈?100 μm 的氙等離子體點(diǎn)提供無(wú)與倫比的光子數(shù)量。由于光來(lái)自如此小的光點(diǎn)，因此寬帶輸出可以非常有效地耦合到許多具有小集光率的光學(xué)系統(tǒng)中。

當(dāng)您考慮到 LDLS 的寬波長(zhǎng)范圍時(shí)，它就變得更具吸引力。 LDLS 在 170 nm 至 2,400 nm 的電磁波譜 UV-Vis-NIR 范圍內(nèi)提供極高的亮度。這是相關(guān)的，因?yàn)楦鶕?jù)被檢查樣品的材料特性及其厚度，不同的波長(zhǎng)是比較好的。使用 LDLS，橢偏儀可以同時(shí)提供有關(guān)多種材料屬性的信息。對(duì)于使用單色激光光源的橢圓偏振儀，用戶僅限于特定的波長(zhǎng)，并且可能需要多個(gè)激光器來(lái)解鎖被測(cè)樣品的信息。借助 LDLS，橢偏儀可用于多種應(yīng)用。例如，具有非常薄層的半導(dǎo)體制造需要深紫外波長(zhǎng)，但平板顯示器的質(zhì)量控制需要可見(jiàn)光。

LDLS 工作原理

Energetiq 的創(chuàng)新 LDLS 技術(shù)使用 CW 激光器來(lái)激發(fā)和維持非常小的氙等離子體，從而產(chǎn)生極其明亮的寬帶光，如圖 2 所示。在氙弧燈和氘燈等傳統(tǒng)方法中，亮度、空間穩(wěn)定性和燈壽命受到使用電極將功率耦合到等離子體的限制。 Energetiq 的 LDLS 技術(shù)可在燈的使用壽命期間實(shí)現(xiàn)極其穩(wěn)定的光產(chǎn)生，因?yàn)榧す馄鳛榈入x子體提供了所有能量(電極僅在非常短暫的點(diǎn)火過(guò)程中使用)。

圖 2：橢圓偏振儀的主要組件是光源、偏振器和探測(cè)器。一些橢偏儀還使用補(bǔ)償器。

結(jié)論

在許多其他應(yīng)用中，光譜橢偏儀是薄膜表征的重要工具。與橢偏測(cè)量應(yīng)用中使用的其他光源相比，激光驅(qū)動(dòng)光源具有許多優(yōu)點(diǎn)。獨(dú)特的工作原理可比較大限度地延長(zhǎng)使用壽命并確保高空間穩(wěn)定性，從而在生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高通量測(cè)量。極高的亮度和寬廣的波長(zhǎng)范圍消除了有限波長(zhǎng)范圍帶來(lái)的任何障礙，從而提高了橢圓偏振儀的靈活性，非常適合實(shí)驗(yàn)室或其他多用途或研究環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)最準(zhǔn)確和精確的測(cè)量，來(lái)自 Energetiq 的寬帶光源開(kāi)啟了光譜橢圓光度術(shù)的新可能性。

審核編輯 黃宇