資料來源:  Ocean Optics - 2025 Newsletter - January

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走進令人著迷的半導體世界！在我們最新的白皮書《用於半導體製程監控與控制的光發射光譜法》中，我們探討了這項技術如何徹底改變製造業。
• 了解光發射光譜法如何實現即時製程監控。
• 學習提高效率和產量的技術。

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使用光譜監測半導體工藝

光譜工具如何提高產量並確保裝置質量

光譜學和半導體加工

半導體材料的持續研究和開發使晶片性能取得了顯著進步，同時努力滿足對半導體設備不斷增長的需求，如今半導體設備在從農業作業到交通控制的各個領域發揮著重要作用。但隨著晶片尺寸和性能的進步變得越來越難以實現，半導體製造商重新將重點放在改進製造和產量上。簡化流程、提高產品品質和提高晶圓產量是不斷發展的目標。

 

生產半導體是一項複雜的事業，精確監控製造流程對於成功的產量至關重要。作為一種經過驗證的分析技術，光譜學因其多功能性、簡單性和可訪問性而受到半導體行業的歡迎。緊湊型光譜系統通常用於整個半導體檢驗、測試和製造過程，其中即時原位分析有助於確保可靠的結果。

 

例如，即使製造過程中製程的微小偏差也會影響成品晶圓的電氣性能。光發射光譜 (OES)、反射率和透射率屬於半導體製程設備提供者用來管理關鍵製造步驟的光譜技術，包括等離子體監測(圖 1)以及光刻、等離子體蝕刻和沈積過程中的終點檢測。

OES 可以識別等離子體中管理沉積和蝕刻的材料；反射率和透射率通常用於薄膜厚度測量。

圖 1. 高解析度、熱穩定光譜儀非常適合監測半導體和其他製造製程所使用的氣體的發射峰。

 

半導體加工挑戰

海洋光學長期以來為半導體製程設備供應商提供支持，幫助他們研究新材料並應對與等離子體蝕刻和沈積、覆蓋控制以及等離子體灰化和清潔相關的各種挑戰。

 

對於我們的疊對量測(overlay metrology)系統客戶來說，目標是提供一款堅固而緊湊的光譜儀，能夠輕鬆整合到客戶的系統中，並能夠隨著時間和溫度的變化提供可靠的高解析度結果。這在一定程度上很重要，因為光譜波長漂移會產生測量誤差，從而影響客戶用於控制關鍵過程的演算法建模。

 

簡而言之，我們的客戶需要一台精確、可隨時處理的光譜儀。擁有一台現有的海洋光學光譜儀，其特點是佔地面積小，具有大工作台光學分辨率，是一個很好的起點。加入具有光機械設計和測試專業知識的多學科團隊，重新設計光譜儀，以增加熱波長穩定性，最終獲得滿足客戶對峰值波長精度和測量可重複性需求的解決方案。

 

我們成功重新設計光譜儀的另一個好處是消除了更具侵入性和更不易管理的方法來維持裝置的熱穩定性。這加快了開發速度並使整合更易於管理。

 

事實上，由於我們與客戶有著密切的合作夥伴關係，並在其他項目上與他們進行了合作，因此光譜儀設計變更是在短時間內以合理的成本完成的。

 

其他過程監控應用程式

透過更好地控制各種半導體工藝，製造商可以減少錯誤造成的中斷，減少浪費，並提供更高品質的輸出。例如，當在計量系統中使用基於光譜的端點檢測來進行覆蓋控制時，端點可以識別蝕刻膜何時清除了下面的薄膜，這表明蝕刻過程中要採取的下一步。

 

光譜學也使端點檢測更加精確，從而能夠設計更複雜的晶圓形狀和圖案。由於製造商可以更準確地停止和啟動生產流程，因此可以製造更小的特徵，同時減少錯誤並減少晶圓上的不可用空間。此外，隨著端點更準確，可以使用更薄的材料層，即使這些材料產生微弱的、難以辨別的光譜特徵並顯示緊密排列的光譜峰值。

 

Ocean Optics 為等離子體監測應用提供了光譜儀，OES 是一種常用於終點檢測的技術。例如，檢測到某些等離子體物質的下降可以作為蝕刻製程中的指標，表明需要採取措施來防止晶圓損壞。

 

 

利用光的力量

透過客製化我們的緊湊型高性能光譜儀，海洋光學提供了對於監測半導體製程至關重要的光譜採集速度、光學解析度和熱穩定性。憑藉硬體的靈活性和應用知識的深度，海洋光學提供的解決方案可供製程設備供應商用來改進和完善他們為半導體產業提供的技術

 

結果呢？加速產能提升、提高製程產量並提高產品品質。