光谱仪应用 | 半导体行业中的终点检测、等离子体监测

一家全球领先的半导体行业流程控制设备供应商在寻找一款紧凑且坚固的光谱仪，以集成到其套刻测量系统中。Ocean Optics 提供了一款高分辨率、热稳定性强的光谱仪，能够为用户提供参考精准可靠的反馈，帮助用户及时发现工艺偏差，减少错误并提升生产效率。

随着半导体材料的持续研发，芯片性能取得了显著提升，以满足对半导体器件日益增长的需求。如今，从农业操作到交通控制，半导体器件已广泛应用于各行各业。然而，随着芯片尺寸和性能的进一步提升变得愈发困难，半导体制造商重新将重点放在制造工艺和产量的改进上。优化流程、提升产品质量以及提高晶圆产出率已成为不断演变的目标。

半导体制造是一项复杂的任务，而对制造过程的精准监控是实现成功产出的关键。作为一种经过验证的分析技术，光谱学因其多功能性、简便性和易用性而被半导体行业广泛采用。紧凑型光谱系统已广泛应用于半导体检测、测试和制造流程中，实时原位分析有助于确保可靠的结果。例如，制造过程中即使微小的偏差也可能影响成品晶圆的电学性能。

光学发射光谱（OES）、反射光谱和透射光谱是半导体工艺设备供应商用于管理关键制造步骤的光谱技术，包括等离子体监测（图1）以及光刻、等离子体刻蚀和沉积工艺中的终点检测。OES 可识别管理沉积和刻蚀的等离子体中的材料；而反射和透射光谱通常用于薄膜厚度测量。

图 1. 高分辨率、热稳定光谱仪是监测半导体和其他制造工艺中使用的气体发射峰的理想仪器。

以套刻控制系统客户为例，其目标是提供一款坚固且紧凑的光谱仪，能够轻松集成到客户的系统中，并在时间和温度变化的条件下提供可靠、高分辨率的结果。这一点至关重要，因为光谱波长漂移可能导致测量误差，而这些误差会直接影响客户用于控制关键工艺的算法建模。

简而言之，客户需要一款精准且适用于工艺环境的光谱仪。现有的 Ocean Optics 光谱仪以其在紧凑尺寸内实现高光学分辨率而脱颖而出，为解决方案提供了理想的起点。结合我们在光机设计与测试方面的多学科团队专业知识，我们对光谱仪进行了重新设计，增加了热波长稳定性的附加层，最终满足了客户对峰值波长精度和测量重复性的需求。

海洋光学成功完成光谱仪重新设计的另一项优势是消除了传统方案中侵入性更强、管理难度更高的热稳定性维持方法。这不仅加速了开发进程，还简化了集成管理。事实上，由于海洋光学与客户建立了紧密的合作伙伴关系，并在其他项目中积累了合作经验，光谱仪的设计变更得以在短时间内以合理成本完成。

通过更好地控制各种半导体工艺，制造商可以减少因错误导致的中断，降低浪费，并提高产品质量。例如，在用于套刻控制的计量系统中，基于光谱学的终点检测可以识别蚀刻薄膜是否已完全清除底层薄膜，从而指示蚀刻工艺的下一步操作。

光谱学还使终点检测更加精确，从而支持更复杂晶圆形状和图案的设计。由于制造商能够更准确地控制生产流程的启动和停止，因此可以在更小的特征尺寸上实现更少的错误和更少的不可用区域。此外，通过更精确的终点检测，制造商可以使用更薄的材料层，即使这些材料产生的光谱信号较弱且光谱峰难以区分。

Ocean Optics 已为等离子体监控应用提供光谱仪，其中光学发射光谱（OES）是一种常用的终点检测技术。例如，在蚀刻工艺中，检测到某些等离子体物种的信号下降可以作为需要采取行动的指示，以防止晶圆受损。

通过定制我们的紧凑型高性能光谱仪，Ocean Optics 提供了监控半导体工艺所必需的光谱采集速度、光学分辨率和热稳定性。凭借我们在硬件方面的灵活性和应用知识的深度，Ocean Optics 提供的解决方案能够帮助半导体工艺设备供应商改进和完善其提供给半导体行业的技术。

(客服电话4001021226)

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