SEMICONDUCTOR PROCESS MONITORING

看见工艺里的
每一次关键变化

面向半导体先进制程的光谱解决方案

OES 等离子体发射光谱白光干涉膜厚监测CMP 过程监控

DRY ETCH / OES

干法刻蚀终点监控

刻蚀何时停?让光谱仪读懂等离子体

EPD(终点检测)用于识别工艺是否到达目标终点。干法刻蚀中,反应腔内激发态粒子产生特征发射;持续采集谱线的强度、比值与趋势,可为候选终点、过程漂移识别和工艺窗口评估提供实时的光学依据。

01

采光

观察窗 / 光纤探头采集腔内发射光。

02

采谱

高速记录目标波段的光谱数据。

03

判定

按配方建立谱线趋势、阈值或比值模型。

主刻蚀与接近终点状态的局部谱带对比
SiF 谱带积分强度的过程趋势示意

从“看见变化”到终点控制:当目标膜层接近耗尽、下层材料开始暴露时,相关谱线可能出现强度、比值或趋势转折。

RAPTOR I 光纤光谱仪

RAPTOR I

  • 高紫外响应,适合紫外及可见区发射监控
  • 小尺寸、低温漂,便于机台内嵌或改造
  • 无需额外供电,适配在线连续采集
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GODZILLA 光谱仪

GODZILLA

  • 微弱信号 / 高动态范围
  • 热电致冷探测,适合长时间在线观测
  • 低噪声与高信噪比,支持微弱信号捕获
  • 100 mm 焦长,兼顾光通量与稳定性
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ATD™

抗温漂

让终点算法拥有稳定的光谱基准。面向深入行业现场的小型光谱仪,ATD™ 从材料、结构、热设计到制造一致性出发,降低温度变化对光谱测量稳定性的影响,为长期在线监控保留更具可比性的硬件测量基础。

了解 ATDTM 抗温漂技术

<0.02PIXEL / ℃

以峰位稳定性衡量温漂控制。内部温度变化测试资料显示,ATD 相关光谱仪在温区变化条件下保持峰形与峰位稳定;80℃ 温区跨度中的峰位变化记录为约 1 pixel。

ATD 相关配置面向温度波动与长期运行场景,把温度适应性前置到光机电结构和制造流程中;为设备集成与现场测量保留稳定性和可重复性的工程余量。

-20℃、25℃和60℃下的光谱峰位对照
温度变化下的光谱峰位对照
温度变化下的光谱峰位对照
ATD 光谱仪平台

ATD 光谱仪平台

将峰位与响应随温度变化产生的漂移纳入工程设计与验证。通过装配、标定与验证,使稳定性能够在批量设备中持续复现。可延伸至 RAPTOR-4-ATD 与 RAPTOR-I-ATD,适配内嵌、在线及跨环境部署。

设备内嵌

适配紧凑空间内的光谱采集任务。

长周期在线

降低温度波动对测量连续性的影响。

跨环境部署

为现场过程监控提供更可靠的基础。

ATD / COMPARISON DATA

温度变化下的
光谱曲线对照

以峰位稳定性衡量温漂控制。以下曲线来自同一内部温度变化测试资料,分别呈现 ATD 抗温漂版本、某国际品牌制冷型光谱仪与某国产品牌光谱仪在不同温度条件下的光谱响应。

<0.02
PIXEL / ℃

ATD 相关测试资料中呈现的温漂控制量级;不同的波段、光栅、探测器与安装条件可能会对温漂效果产生影响。测试方法为使用同一支汞氩灯作为光源,配合同一根光纤,分别连接立穹 ATD™ 光谱仪、某国际品牌制冷型光谱仪与某国产品牌光谱仪;每台光谱仪均置于恒温箱内进行高低温测试,在不同温度节点记录各元素灯特征峰的光谱。

立穹 ATD™
光谱仪

抗温漂版本的温度变化测试曲线。

ATDTM 技术
ATD 光谱仪温度变化曲线 1ATD 光谱仪温度变化曲线 2ATD 光谱仪温度变化曲线 3

国际制冷型
对照光谱仪

内部资料中的温变曲线对照。

国际制冷型对照光谱仪温度变化曲线 1国际制冷型对照光谱仪温度变化曲线 2国际制冷型对照光谱仪温度变化曲线 3

国产
对照光谱仪

内部资料中的温变曲线对照。

国产对照光谱仪温度变化曲线 1国产对照光谱仪温度变化曲线 2国产对照光谱仪温度变化曲线 3

THIN FILM / REFLECTANCE

基于白光干涉原理的
膜厚测量系统

薄膜有多厚?让光谱仪读出工艺的细微变化

把测量资源聚焦在真正有信息的谱段。

对于 FAB 工艺与设备团队而言,膜厚测量所用的光谱仪并非一个标准化的器件,而是“膜系模型、目标波段、厚度量程、采样节拍与接口设计”的综合需求。反射光谱给出波长与强度;膜层结构、n/k 色散模型与参考校准决定厚度如何被求解。配置应围绕目标材料、厚度范围与可辨识的干涉特征共同确认,而不是孤立比较单项分辨率。

白光干涉膜厚测量原理示意
200–1100 nm

紫外至近红外宽波段

面向常见介质膜、氧化层、光刻胶等反射谱采集任务;由膜系模型、噪声与条纹可见度共同确定有效厚度窗口。

900–2500 nm

扩展近红外方案

当材料的有效反射信息延伸至近红外,可评估更宽光谱覆盖与适配的探测器、光源和光纤链路。

850 nm / 980 nm

高分辨率目标谱段

可围绕硅厚、碳化硅衬底或外延等任务的关键谱段设计更窄覆盖范围。

1310 nm / 1550 nm

更窄覆盖范围

以更高分辨率匹配较厚样品的干涉特征。

不同膜厚条件下,光谱峰谷位置不同
比较不同波段,观察膜厚变化的光谱差异

氧化硅薄膜

通过多点反射谱与膜系拟合,评估氧化或沉积后膜厚及片内分布趋势。

光刻胶涂布

在固定工艺节点比较中心与边缘拟合结果,辅助评估旋涂与烘烤的均匀性条件。

PYROS 光谱仪

PYROS

作为通用型采集平台,可纳入反射光谱膜厚系统的项目选型评估。

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FAB INTEGRATION / DELIVERY

批量一致性控制

对于量产导入,设备能力不仅体现在光谱范围,还体现在批量一致性、验收规则、接口方式以及算法部署位置。立穹可围绕客户的测量闭环进行项目化配置与交付定义。

01 / CONSISTENCY

以 FQC 绑定
批量一致性

可根据客户与项目要求,为具体型号共同定义出厂 FQC 标准及验证项目,使每台设备符合双方约定的生产与验收要求。

UniStandardTM 一致性验证
02 / CONNECTIVITY

按系统架构
选择接口

可提供 USB、以太网等接口选项,便于与上位机、设备控制器或数据系统进行集成;具体通信协议与节拍按项目确认。

Deep IoTTM 设备连接
03 / EDGE COMPUTE

将算法靠近
数据源

可选内部可编程算力模块,支持将膜厚拟合、FFT 等快速傅立叶变换或数据预处理靠近光谱仪部署,缩短数据链路。

Deep IoTTM 设备连接
01光学输入宽带光源、探头与参考样品
02光谱采集按目标谱段、分辨率与节拍输出数据
03拟合 / FFT膜系模型、滤波与特征计算
04结果交付膜厚、趋势、判定或主机接口数据

让“同一配置”在多台设备与多批次来料中保持可管理。

从选型阶段开始,可将波段覆盖、分辨率、响应、通信方式、工艺节拍以及 FQC 验收项目共同写入项目定义。这样,后续的膜系模型与设备软件能够建立在明确、可追溯的硬件边界之上。

  • 目标谱段与波长重复性
  • 响应、噪声与信噪比边界
  • 接口、数据格式与通信稳定性
  • 与客户样机 / 样片的联合确认

CMP / REFLECTANCE

CMP 前道:
用反射光谱跟踪膜厚与抛光终点

在旋转、湿润与多变量的现场,保留可解释的膜层变化趋势。宽带光照射晶圆表面后,多层界面反射形成随膜厚变化的干涉特征。通过采集反射光谱并结合已知膜系模型或开放式序列拟合,可用于观察膜厚变化、层间转变与过程终点趋势。

CMP 反射光谱在线测量示意

膜系识别

以反射干涉特征为基础,建立薄膜厚度或层间转变的光谱指纹。

过程趋势

连续监测相对变化,辅助识别抛光进程、稳定段与潜在异常。

工程落地

开放接口可与主机、滑环或数据系统协同;机械与软件集成按现场定义。

制冷型高速光谱仪

RECOMMENDED CONFIGURATION

采样率高达 1KHz 的制冷型光谱仪

相对于普通的膜厚测量系统,CMP 对于光谱仪和光源的要求都更高。立穹光电可以提供高功率脉冲光源、高速(1KHz)高动态范围的制冷型光谱仪模组,配合创新的多通道方案,以满足各种 CMP 场景的需求。

热电致冷探测器高信噪比反射率测量基础项目化选配

说明:以上内容为应用场景、测量架构与选型建议,不构成固定系统规格或性能承诺。实际波段、分辨率、光源、光纤、采样节拍、机械接口、模型参数和终点策略,须结合具体膜系、目标厚度、机台窗口、工艺节拍及现场信噪比验证确认。