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)。

橢偏儀簡介

光譜橢圓光度術(shù)是一種用于檢查納米級材料的無損計(jì)量方法，對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)德國物理學(xué)家 Paul Drude 開發(fā)了基本方程，并于 1945 年首次被稱為“橢圓測量法”。

橢圓偏振儀通過測量反射光偏振的變化來測量光與樣品材料的相互作用。該技術(shù)可用于測量多層膜的厚度、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器對(如圖 1 所示)。一些橢圓偏振儀還使用補(bǔ)償器來修改準(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)域的研究人員開始使用橢圓光度術(shù)來檢查生物樣本。

優(yōu)質(zhì)光源

Energetiq 的激光驅(qū)動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，是納米級應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樗鼜闹睆叫≈?100 μm 的氙等離子體點(diǎn)提供無與倫比的光子數(shù)量。由于光來自如此小的光點(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，并且可能需要多個激光器來解鎖被測樣品的信息。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，但平板顯示器的質(zhì)量控制需要可見光。

LDLS 工作原理

Energetiq 的創(chuàng)新 LDLS 技術(shù)使用 CW 激光器來激發(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。與橢偏測量應(yīng)用中使用的其他光源相比，激光驅(qū)動光源具有許多優(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)高通量測量。極高的亮度和寬廣的波長范圍消除了有限波長范圍帶來的任何障礙，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)確和精確的測量，來自 Energetiq 的寬帶光源開啟了光譜橢圓光度術(shù)的新可能性。

審核編輯 黃宇