Nanometrics NanoSpec AFT 2100 — оптический прибор для бесконтактного измерения толщины прозрачных и частично прозрачных плёнок на полупроводниковых пластинах. Доступная конфигурация рассчитана на пластины диаметром 150 мм.
Эта система не сканирует дефекты и не измеряет ширину элементов рисунка. Её основная задача — быстро определить толщину плёнки после окисления, нанесения фоторезиста, CVD-процесса или другой операции формирования тонкого слоя.
Как NanoSpec AFT 2100 измеряет толщину плёнки
Прибор направляет свет на выбранный участок пластины и анализирует отражённый сигнал в диапазоне длин волн. Из-за интерференции света спектр меняется в зависимости от толщины плёнки и её показателя преломления.
Программное обеспечение сопоставляет полученный спектр с оптической моделью материала и рассчитывает толщину слоя. Измерение выполняется без механического контакта с поверхностью, поэтому плёнка не повреждается стилусом или измерительным наконечником.
Для получения корректного результата оператор должен выбрать подходящую программу материала, объектив и модель структуры. Если показатель преломления или последовательность слоёв заданы неправильно, прибор может показать стабильное, но неверное значение.
Какие плёнки можно измерять
NanoSpec AFT 2100 применяется преимущественно для прозрачных плёнок с известными оптическими характеристиками:
термический и осаждённый диоксид кремния SiO₂;
нитрид кремния SiN или SiNx;
положительный и отрицательный фоторезист;
полиимидные покрытия;
поликремний на оксидном слое при подходящей оптической модели;
другие прозрачные диэлектрические покрытия.
Что прибор измерять не должен
Спектральная рефлектометрия подходит не для всех материалов. Большинство непрозрачных металлических плёнок нельзя измерить на AFT 2100 тем же способом, что оксид или фоторезист.
Сложности также возникают при шероховатой поверхности, неизвестном показателе преломления, очень сложной многослойной структуре и сильном поглощении света. В таких случаях необходимо сначала проверить образец и подобрать корректную оптическую модель.
Основные технические характеристики
| Производитель | Nanometrics |
|---|
| Серия | NanoSpec |
|---|
| Модель | AFT 2100 |
|---|
| Тип оборудования | Оптический измеритель толщины тонких плёнок |
|---|
| Метод измерения | Спектральная рефлектометрия и анализ оптической интерференции |
|---|
| Размер пластин | 150 мм / 6 дюймов согласно доступной комплектации |
|---|
| Диапазон длин волн | 360–760 нм |
|---|
| Диапазон толщины | Менее 100 Å — примерно до 50 000 Å |
|---|
| Воспроизводимость | Приблизительно ±2–5% в зависимости от материала и условий измерения |
|---|
| Объективы | 5×, 10× и 50× |
|---|
| Размер измерительного пятна | Примерно 50, 25 или 5 мкм в зависимости от объектива |
|---|
| Контакт с поверхностью | Не требуется |
|---|
Указанный диапазон толщины не означает, что любой материал можно измерять по всему диапазону. Рабочий интервал зависит от прозрачности плёнки, подложки и доступной оптической модели.
Как выбрать объектив
Объектив 5× формирует более крупное измерительное пятно и подходит для однородных участков большой площади. Объективы 10× и 50× используют, когда измерение необходимо выполнить на небольшом технологическом элементе или тестовой площадке.
Чем меньше измерительное пятно, тем выше требования к точности позиционирования, качеству фокусировки и чистоте поверхности.
Что входит в разные конфигурации AFT 2100
Перед покупкой необходимо уточнить не только наличие основного измерительного блока. На практическую ценность оборудования влияют:
комплект установленных объективов;
держатель и столик для пластин 150 мм;
источник света и его остаточный ресурс;
монохроматор и оптический детектор;
управляющий компьютер;
версия измерительного программного обеспечения;
набор программ для SiO₂, SiN, resist и других материалов;
калибровочные образцы и эталонные пластины;
ручное или программируемое перемещение измерительного столика.
Какая проверка нужна перед поставкой
Для AFT 2100 полезнее всего выполнить измерение эталонной пластины с известной толщиной. Следует провести несколько измерений в одной точке, оценить разброс результатов и сравнить среднее значение с сертифицированным эталоном.
Также проверяются интенсивность источника света, фокусировка изображения, смена объективов, работа столика, сохранение результатов и запуск всех необходимых программ измерения.
Для измерения линий и контактных отверстий необходим не плёночный рефлектометр, а CD-SEM Hitachi S-8840. Полный список измерительных систем представлен в разделе метрологии и инспекции.
Если оборудование подбирается для контроля PECVD, PVD или ALD-процесса, посмотрите также оборудование для нанесения тонких плёнок.