圖一：Energetiq 的新型 EQ-77C 寬帶光源

激光驅動光源可優化 FTIR 性能

Energetiq 的激光驅動光源 (LDLS?) 使用激光激發并維持直徑100μm – 320μm的氙等離子體。結果是一種極其明亮的寬帶輻射發射器，覆蓋170nm至2400nm的波長范圍 (DUV-NIR)。由于它是激光維持的，因此亮度、空間穩定性和壽命不會像傳統等離子體源(例如氙短弧燈)那樣因電極的使用而受到限制。

最近，Energetiq 通過 EQ-77C將 LDLS 的發射波段擴展到中紅外，如圖1所示。這是通過設計具有不同輸出窗口材料的新型光電池來實現的，允許傳輸氙等離子體放電廣譜從350nm到20μm(可見光到中紅外)。 EQ-77C的非常小的等離子體產生高光譜輻射率，大約比熱紅外源(例如 Globar ?)高十倍，如圖 2 所示，并且表現出高水平的空間穩定性。

高輻射率和空間穩定性的結合使光能夠有效地耦合到小孔徑和小直徑光纖中。小等離子體還近似于點源，能夠實現低發散角的準直，這對于長光路長度的應用非常重要。

圖 3 顯示了 Globar，它是目前用于 FTIR 的典型紅外光源。它由碳化硅或氮化硅制成，通過電加熱至1100-1650K 的溫度。新型 EQ-77C LDLS 的目標應用是：

1.半導體計量和過程監控。

2.光學鍍膜過程監控。

3.氣體分析。

4.S-SNOM 顯微鏡。

圖 II：具有擴展中紅外光譜輸出的 LDLS 的光譜輻射亮度

圖 III：1300K 時的碳化硅 Globar

用于檢測半導體制造過程中元素成分的 FTIR

傅里葉變換紅外 (FTIR) 反射光譜是表征薄膜化學和成分的首選技術，因為它具有非破壞性以及對分子鍵和自由載流子的出色敏感性。雖然 FTIR 光譜已廣泛應用于研發環境，但其在主流生產計量和產品晶圓工藝監控中的應用歷來受到限制。這些限制已通過 FTIR 技術的一系列不斷進步而消除，包括使用新的寬帶紅外光源、新的采樣光學器件和基于模型的綜合分析。

FTIR 光譜還為 Epi 厚度、溝槽深度測量以及薄膜(例如高 k 和低 k 化學成分)提供實時解決方案。通過透射或反射光譜的光學建模，可以獲得有關電子結構和化學成分的信息，然后可將其用于過程控制和監測。

對于薄膜厚度在線監測，半導體行業歷來利用 LDLS 技術進行光譜橢圓測量和反射測量，特別是在沉積設備中。隨著先進封裝的快速采用，該應用程序現已從前端流程擴展到后端流程。半導體制造過程控制的一個相對較新的方面是成分，并且 FTIR 正在獲得廣泛采用。隨著芯片制造成本迅速增加，監控每個晶圓的厚度和成分變得至關重要。鑒于 EQ-77C LDLS 的吞吐量優勢，這是采用 EQ-77C LDLS 的一個關鍵轉折點。

圖 IV：用于測量化學成分的 FTIR 布局

概括

之前已經證明了 FTIR 光譜儀對電池氮化硅和非晶碳硬掩模 (ACHM) 中氫鍵的測量能力。對于電池氮化硅，光譜解卷積可以區分對應于 Si-N、Si-H、NH、Si-O 和 Si-OH 鍵的各個峰。使用基于 LDLS 的紅外源(代替 SiN Globar)可以進一步改進 FTIR 測量方法。 LDLS 結合了較高的輻射度和空間穩定性，使光線能夠有效地耦合到小孔徑中，并提高了信噪比。

審核編輯 黃宇