Filmtek 4000半導體光學參數分析儀

FilmTek 4000是我們的半導體膜厚測試及光學參數分析儀。它集成了多個探測器位于不同入射角，加上多角度差分功率譜密度以0.00002的分辨率精確測量折射率，可測量各向異性材料的雙折射。

該系統的主要應用是測量折射率和平面厚度。增加的光譜橢偏儀(SE)選項擴展了FilmTek 4000的薄膜測試能力。FilmTek 4500增加了透射的測量能力。FilmTek 4000有多種配置，從桌面系統適合研發，也有完全自動化，的生產工具。

半自動臺式機圖示 全自動型機臺圖示

FilmTek 4000高精度測量指標

這種獨特的FilmTekM 4000功能采用了我們的DPSD技術(差分功率譜密度)。光譜反射數據是在正入射0度和70度下收集的。PSD處理在功率譜密度域中產生兩個峰。它們的位置之比是指數的函數對薄膜的折射角和斜入射角進行測量。這個比率用于計算索引。一旦知道了折射率，就可以根據法線的光學厚度峰值來計算厚度。

FilmTek 測量光譜(190nm-1700nm)反射的偏振光在正常入射角(0°)和掠射角(70°)，允許以下測量技術

• 光譜橢圓光度法

• 反射式

• 多角度反射和偏振法(差分功率譜密度和多角度差分偏振法)

多角度測量技術

• SCI的多角度差分功率譜密度(DPSD)允許指數分辨率低至2x10E-5

• 對于小于10nm的硅薄膜，單靠橢偏光譜法無法地確定其折射率和厚度

• 改變入射角會改變樣品中的反射率、偏振和路徑長度，從而增加給定樣品的測量信息量;薄膜和多層堆疊可以具有更高的準確度和精度

• 在0o和70o的固定測量角度允許測量數據的變化作為角度的函數，同時保持測量快速，準確和簡單

利用SCI廣義色散公式對介電函數的擬合值進行建模，得到實測數據的解。

• 結合SCI的全局和約束優化算法

• 量子力學模型(滿足Kramers-Kronig關系的物理振子模型)

• 用一個方程來描述n和k

• SCI色散公式是通用的，適用于金屬、非晶、晶體和介電材料

FilmTek 是一個計算機薄膜厚度測量和材料表征系統，這提供了的準確性，易用性和分析能力在一個完全集成。該系統結合了光纖分光光度法和先進的材料建模

軟件為同時測量薄膜的厚度，折射率和消光系數，能帶間隙等，提供了一種經濟可靠的工具

采用廣義材料模型，結合先進的全局優化算法和功率譜密度分析，FilmTek可以同時測定:

多層厚度

折射率[n(λ)]

消光(吸收)系數[k(λ)]

能帶隙[Eg]

應用

半導體及介電材料

平面波導材料

計算機磁盤

光學增透涂層

鍍膜玻璃

光電材料

激光反射鏡

多層光學涂層

薄金屬

SOI或SOS材料

DVD或CD光盤的樹脂厚度

測試圖示

機臺規格

1. 0°角法向反射式測量，波長為400nm-1650nm，光斑1mm

2. 70°角反射式測量，波長為400nm-1650nm，光斑2mm

3. 非接觸式測量方式

4. 多角度功率譜密度功能

5. 測試厚度，折射率，消光系數，及能帶間隙

6. 多角度功率譜密度功能，實現折射率解析度到0.00002，可測試厚度及折射率

7. 鹵素燈壽命2000小時

8. 自動掃描平臺，行程為200mm x 200mm。手動放片，自動掃描繪圖

9. 自動對焦功能

10. 自動TE/TM選擇器

11. 自動光斑對位

12. 攝像機以及搭配的光學部件，顯示測量的區域

13. 電腦及WIN10以上操作系統

14. Filmtek 4000軟件系統

機臺用途

半導體光學參數分析儀通過非接觸式同時測量法向入射（0°）和掠射角（70°）入射下的光譜反射數據，隨后進行擬合計算，可得出精確的薄膜厚度及折射率數值，可用于分析薄膜、厚膜及多層膜的光學參數及厚度。

主要技術參數及配置

半導體光學參數分析儀主要由法向光源、掠射光源、載物臺系統、探測器、測量系統及控制器等部分組成；

光源及探測器系統

• 配備法向光源（0°）及掠射光源（70°），光源波長范圍為400nm-1650nm

• 法向光源光斑大小為1mm，掠射光源光斑大小為2mm；

• 光源壽命≧2000h；

• 配備2個可見光CCD探測器，可覆蓋380nm-950nm范圍內的光譜探測，分辨率為0.3nm，像素為2048；

• 配備2個紅外探測器，可覆蓋950nm-1650nm范圍內的光譜探測，分辨率為2nm，像素為512；

• 配備用于觀察光束及光斑的變焦相機及其配件；

載物臺系統

• 可支持8英寸及以下的晶圓，人工放片，可編程實現多點測試；

• 樣品臺可自動進行移動，移動范圍為200mm*200mm，步長解析度為1um；

• 可支持Mapping功能：支持8英寸及以下的wafer全基片自定義多點定位測量能力；

• 配備自動聚焦、自動光束對準及自動TE/TM選擇功能；

測量系統

• 測量方式為非接觸式，可測量薄膜的厚度、折射率、消光系數、能帶隙等光學參數；

• 薄膜厚度測量范圍為100nm-150μm，精度≦3A（1σ），重復性（1σ）≦0.5nm；

• 折射率測量分辨率為0.00002@TE模式，為0.00004@TM模式（1σ）；

• 單點位測試時間≦15s

數據采集及分析軟件

軟件設計人性化，功能全，可進行差分功率譜密度 (DPSD) 分析。

SCI具備的算法如下

• Cauchy

• Sellmeier

• Drude

• Lorentz Oscillator

• Drude + Lorentz Oscillator

• SCI Model

• Tauc + Lorentz Model

• EMA command

• Graded

• Tauc Exponential

• Superlattice

• NK