Полуавтоматическая система
uFLEX 300
Полуавтоматическая система для прецизионного измерения механических напряжений в тонких пленках на п/п пластинах до ø300мм.
Назначение
uFLEX 300 — полуавтоматическая система для прецизионного измерения механических напряжений в тонких плёнках, нанесённых на полупроводниковые пластины диаметром до 300 мм. Предназначена для измерения и отслеживания динамики деформации/напряжения в тонких плёнках по мере нанесения слоёв в процессе отработки технологических операций. Программное обеспечение прибора позволяет измерять механические напряжения в плёнках вдоль одиночного профиля или по всей площади пластины с заданными пользователем параметрами, визуализировать результаты измерений, проводить комплексный анализ полученных данных, отслеживать динамику изменений и проводить сравнительный анализ по мере добавления новых слоев, а также отслеживать процессы механической релаксации в пластине с течением времени или циклическому изменению температуры по заданному пользователем температурному профилю*.
Программное обеспечение позволяет:
- производить расчёт двухосного модуля упругости, однородности напряжений;
- рассчитывать коэффициент температурного расширения*;
- автоматически пересчитывать показатели при изменении толщины плёнки или подложки;
- строить 2D- и 3D-изображения профиля и поверхности пластины, диаграммы распределения по пластине рассчитанных показателей;
- хранить историю нанесения плёнок и соответствующих этим этапам карт и профилей деформации для последующей обработки и сравнения;
- визуализировать релаксацию напряжений от времени и температуры*.
* - нагрев – дополнительная возможность.
Конструкция
Измерительная часть системы состоит из вращающегося на 360° поворотного столика для установки пластин и лазерной измерительной головки, установленной на линейном позиционере над поворотным столиком. Держатели пластин сменные, с возможностью точной повторяемой установки на поворотный столик. Поворот образца вокруг вертикальной оси моторизован с возможностью как программного управления, так и ручной корректировки.
Лазерная измерительная головка включает в себя два лазерных источника с длинами волн 650 и 780 нм для минимизации интерференционного гашения отражённого сигнала и эффекта поглощения в прозрачных плёнках. Лазерные источники могут быть заменены на иные с другими длинами волн по запросу.
Сочетание линейного перемещения головки и углового позиционирования стола даёт возможность проводить измерения как вдоль одного диаметра, так и по всей площади пластины, формируя двумерную карту данных.
По завершении цикла сканирования программное обеспечение обрабатывает полученные данные и визуализирует их в виде наглядной карты/профиля распределения механических напряжений по поверхности исследуемой пластины с возможностью сохранения исходных данных для последующего анализа.
Расчёт механических напряжений по измеренной геометрии пластины до и после нанесения плёнки ведётся по оригинальной формуле Stoney (1909), а также по более современным моделям, исходя из гауссовой кривизны плёнки и главных кривизн пленки. Возможно задание пользовательских формул расчёта напряжений.
Технические параметры
| Размер образца | до Ø 300 мм |
| Количество источников излучения | 2 |
| Длина волны (мощность) источников излучения | 650 нм (4мВт), 780 нм (4мВт) |
| Диапазон позиционирования измерительной головки | до 310 мм |
| Диапазон измеряемых радиусов кривизны пластин | от 2 м до 33000 м |
| Диапазон измеряемых напряжений в плёнке | от 1 МПа до 4000 МПа |
| Точность измерения напряжений в диапазоне от 1 МПа до 40 Мпа | 1 МПа |
| Точность измерения напряжений в диапазоне от 40 МПа до 4000 МПа | ±2,5 % |
| Воспроизводимость результатов измерения напряжений | 1,3 МПа |
Применения
Выявление дефектов в пленках и подложках:
- пустот, вызванных механическим напряжением в алюминии;
- дефектов в пассивирующих слоях (оксид/нитрид кремния);
- дислокаций в кремнии, вызванных механическим напряжением;
- растрескивания слоёв силицида вольфрама;
- отслоения слоёв металлизации от подложек из GaAs;
- растрескивания плёнок кремния из-за чрезмерных механических напряжений в плёнке.
Решение задач, связанных с технологией нанесения пленок:
- отслеживание динамики напряжений в оксидах при термоциклировании;
- отслеживание динамики механических напряжений в плёнках при воздействии электрического поля.
Ключевые особенности и преимущества
Два лазерных источника с длинами волн 650 и 780 нм позволяют минимизировать интерференционное гашение отражённого сигнала и эффект поглощения в прозрачных плёнках.
Возможность работать с образцами любого размера вплоть до Ø300 мм.
Вариативные алгоритмы расчёта механических напряжений на основе современных моделей физики тонких плёнок с возможностью задания пользовательских рецептов расчётов.