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前言 ：頻繁且經(jīng)濟(jì)有效的光譜表征對(duì)于開(kāi)發(fā)具有競(jìng)爭(zhēng)力的光學(xué)薄膜涂層非常 重要。*自動(dòng)化且無(wú)人值守的光譜測(cè)量有助于降低每次分析的成 本、提高分析效率，還有助于擴(kuò)展質(zhì)保程序。在生產(chǎn)過(guò)程中，滿負(fù)荷 運(yùn)轉(zhuǎn)的沉積室中常會(huì)涂覆大面積、通常呈圓形的襯底晶片。高效的光 學(xué)表征工具必須能夠在晶片被切割之前從用戶晶片表面的特征 點(diǎn)獲得準(zhǔn)確且有意義的信息。

 

專(zhuān)為 Cary 7000 全能型分光光度計(jì) (UMS) 和全能型 測(cè)量附件包 (UMA) 設(shè)計(jì)的安捷倫固體自動(dòng)進(jìn)樣器可 容納直徑達(dá) 200 mm (8") 的樣品，并提供 UV-Vis 和 NIR 光譜范圍內(nèi)的角度反射率和透射率數(shù)據(jù)。 此前的研究已經(jīng)證明，將 Cary 7000 UMS 與自動(dòng) 進(jìn)樣器相結(jié)合，能夠?qū)?32x 樣品支架上的多個(gè)樣品 進(jìn)行自動(dòng)化、無(wú)人值守的分析 [1]，并對(duì)氧化鋅錫 (ZTO) 涂層的線性能帶隙梯度進(jìn)行空間測(cè)繪 [2]。本 研究使用配備自動(dòng)進(jìn)樣器的 Cary 7000 UMS 對(duì)直 徑 200 mm 晶片上的涂層均勻性進(jìn)行了自動(dòng)化的角 度分辨測(cè)繪。

 

 儀器與樣品： Cary 7000 UMS UV-Vis/NIR 分光光度計(jì)（圖 1）專(zhuān) 為 250 nm 至 2500 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)的多角度光度 光譜 (MPS) 測(cè)量而設(shè)計(jì)。在 MPS 應(yīng)用中，我們需 要測(cè)量樣品在較寬入射角范圍內(nèi)（從接近垂直到 傾斜入射角）的反射率和/或透射率 [3]。近 有研究證明，MPS 數(shù)據(jù)對(duì)于復(fù)雜薄膜的逆向工程 [4]、深入了解電介質(zhì)薄膜中總損耗的振蕩 [5]，以 及改進(jìn)涂層生產(chǎn)步驟中應(yīng)用的逆向工程策略 [6] 很 有幫助。 UMA 采用簡(jiǎn)單且通用的設(shè)計(jì)，能夠?qū)悠泛蜋z測(cè) 器相互獨(dú)立地定位為任意角度，而無(wú)需操作人員干 預(yù)。在單個(gè)序列中，UMA 在 5°≤ |θi | ≤ 85° 范圍內(nèi) （即，垂直光束兩側(cè)的角度被標(biāo)記為 +/-）以不同的 入射角 (θi ) 從樣品表面*相同的斑點(diǎn)處同時(shí)采集 透射率和反射率數(shù)據(jù)。由于配備了基于納米線柵技 術(shù)的自動(dòng)偏光片，UMA 能夠以 S、P 或用戶任何偏振角獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。 Cary 7000 UMS 的核心組件 Cary 全能型測(cè)量附件 包 (UMA) 可單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)，用戶可通過(guò)更換此附件包 升級(jí)現(xiàn)有的 Cary 系列 UV-Vis-NIR 分光光度計(jì)（包 括 4000、5000 和 6000i）。

 

自動(dòng)進(jìn)樣器 安捷倫固體自動(dòng)進(jìn)樣器是一款可獨(dú)立控制的樣品支 架，專(zhuān)為配合 UMA 使用而設(shè)計(jì)。該自動(dòng)進(jìn)樣器安裝 在 UMA 的大樣品室內(nèi)，位于樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸上方。得 益于這種設(shè)計(jì)，自動(dòng)進(jìn)樣器不會(huì)限制 UMA 的基本 功能。事實(shí)上，該設(shè)計(jì)為樣品定位增加了 2 個(gè)自由 度，進(jìn)一步提升了測(cè)量性能。如圖 2 所示，這些額 外的自由度是指圍繞入射光束軸 (Io) 的徑向方向 (z) 和旋轉(zhuǎn)方向 (Φ)。分析人員可根據(jù)不同的樣品類(lèi)型 選擇多種樣品支架，用于安放多個(gè)單獨(dú)的樣品（ 多安放 32 個(gè)直徑 1 英寸的樣品）或單個(gè)大直徑樣 品（大直徑 200 mm，8 英寸）。這讓安捷倫固體 自動(dòng)進(jìn)樣器成為了升級(jí) Cary 7000 UMS 的理想之 選，儀器升級(jí)后可對(duì)大批量（批次）光學(xué)元件進(jìn)行 光學(xué)表征，還能對(duì)體積更大的單個(gè)樣品進(jìn)行空間測(cè) 繪，實(shí)際分辨率極限可低至 2 mm × 2 mm。

 

結(jié)論 ：在本研究中，我們使用 Agilent Cary 7000分光光度計(jì)UMS 和 固體自動(dòng)進(jìn)樣器成功分析了直徑 200 mm 的預(yù)切割 晶片的涂層均勻性。該系統(tǒng)被設(shè)置為按照用戶自定 義的測(cè)繪特征在以 1064 nm 為中心的波長(zhǎng)下對(duì)晶 片表面進(jìn)行 %R 測(cè)量。所得的曲線表明晶片中心到 邊緣的涂層質(zhì)量有所下降。該信息可用于找出并克 服涂層工藝中潛在的變異性。