使用ATR研究涂层的si晶片

ATR光谱法是一种表面敏感的红外采样方法，该方法通常用于表面上的薄膜和单层分析。需要这种方法的区域包括半导体，电子和光学产业。为了检查GE和SI等半导体底物的涂层，以及金和铝等金属底物，已经采用了多种方法。

对于反射底物，这些方法包括放牧角镜面反射率和放牧角GE-ATR（放牧角镜面反射率是一种非接触方法，后者需要在涂层表面和ATR晶体之间接触）。经常用于透射底物的方法包括以下内容：从涂层晶片中制成ATR晶体，将涂层的晶片固定在高于临界角度条件和透射下的ATR晶体上。

在这项工作中比较了三种方法，所有方法都检查了双面抛光涂层晶片：传输，放牧角GE-ATR光谱和ATR技术，其中红外耦合到晶片中。该比较将以概述的形式扩展，列出了用于单面抛光瓦金饼和金属上涂料的薄涂层的各种方法的好处和缺点。

实验

使用商业FT-IR光谱仪在8厘米处收集所有光谱^-1分辨率和DTGS检测器用于进行64次扫描。检查了三个Si晶圆以研究每种技术。

以下列表详细介绍了三个样本：一个双面抛光（DSP），0.770毫米厚的单侧涂层晶片，带有未知的SAM；一个DSP，0.50毫米厚的单侧涂层晶片，其甲苯残基在1000Å厚的Al涂层（EMF）上；以及一个单侧抛光（SSP）0.770 mm厚的晶圆，带有未知的SAM。通过使用移液管分散甲苯（Alfa Aesar，CAS＃108-88-3），在晶片的一侧，然后在收集数据之前蒸发，获得甲苯残基。对于甲苯涂层样品，然后对数据进行基线校正。

图1。每种技术的配件：四通传输（左），walfirtm（中间），varigatrtm（右）。

图2。每个样品的透射光谱，其中样品1（红色）是带有未知SAM涂层的DSP单侧涂层晶片，样品2（蓝色）是DSP单侧涂层晶片，其甲苯残基在1000Å厚的Al涂层上。

使用四通传输附件来收集传输方法的样品光谱。这具有75°的入射角和一个内置偏振器，因此最大程度地减少了干扰条纹。通过将吸光度除以4倍，将数据从四个通过到单通路传输进行调整。

为了获得放牧角ATR测量值，使用65°入射角使用Varigatr™，带有安装的锗晶体的可变放牧角饰品。要执行此技术，需要在Si晶片的GE晶体和涂层表面之间接触。在这种情况下，通过使用内置滑动离合器将每个样品压缩到晶体中来实现接触。

这WAFIR™技术用于ATR技术，其中红外辐射耦合到晶片中。这是一个多重反射配件，它通过使用Si晶片作为ATR晶体来起作用，并使用两个45°棱镜将光耦合到晶片中并从晶片中耦合。它为0.770毫米厚的硅晶片提供了33个反射，并提供了0.50 mm厚的Si晶片的涂层表面的51个反射。

Wafir的设计是为了限制样品上的接触区域并将接触涂抹到采样区域外的涂层。112个IN-OZ（0.79 N-M）滑插物用于施加力。

结果与讨论

图2中显示了用四通传输配件测量的所有DSP单侧涂层晶片样品的光谱^-1和2852厘米^-1。DSP单侧涂层（非金属涂层）晶圆样品显示弱带强度。

在图3中，比较了用GE-ATR和内部磁力ATR测量的样品1的光谱。对于C-H拉伸的两种方法，在2922和2852 cm处都有峰^-1对于这两种方法。重要的是要注意到使用内部晶圆ATR技术的C-H拉伸的强度相对较强。这些频带强度由内部磁力ATR光谱显示出比GE-ATR大约10倍。这种敏感性是由红外能量耦合到晶片中引起的，这导致晶圆内多次弹跳，并且evanevancent波与样品的相互作用更大。

图3：该图显示了带有未知的SAM涂层的DSP单侧涂层晶片的内部磁力ATR（红色）与Ge-ATR（蓝色）光谱。

图4：DSP单侧涂层晶片的Internal-Wafer ATR（红色）VS GE-ATR（蓝色）光谱在此处显示1000Å厚的Al涂层。

图5：图5显示了SSP单侧涂层晶片（非金属涂层）的透射光谱，其中抛光的一侧为红色，蓝色是抛光的侧面。

图4显示了使用GE-ATR和Internal-Wafer ATR测量的单侧1000Å厚铝涂层的DSP SI晶片的甲苯残基的光谱。为了进行比较，图2显示了该样品的传输频谱。对于甲苯残基，透射率比峰值强度的内部磁力ATR更敏感，其内部磁力ATR的速度约倍。

但是，GE-ATR所显示的灵敏度显然比内部磁力ATR多，峰值强度大约是后者的二十倍。当同时比较所有三种方法时，GE-ATR总体上具有更大的灵敏度，这表明最佳方法取决于样本类型。

放牧角ge-atr非常适合与DSP单侧涂层晶片带有金属涂层。与其他所有样品（所有样品都是DSP单侧涂层晶片）不同，检查了带有非金属涂层的SSP单侧涂层晶片以进行进一步研究。为了进行比较，使用每种方法，测量了晶圆上向上放置的抛光侧和抛光侧的光谱。

由于产生的基线是倾斜的，因此很难确定传输的样品光谱（图5），这可能归因于散射。这个散射的问题在使用内部磁力ATR分析此类样品时造成了巨大的困难（图6）。结果是光谱带有很多噪音，无论晶圆取向如何。

然而，图7描绘了GE-ATR方法，表明抛光侧向下频谱显示800-900 cm中的吸收^-1光谱区域。对于抛光侧测量，未观察到吸收。这是由于ATR晶体与晶片未抛光的表面之间的接触不良。

结论

总之，已经确定内部晶圆ATR和GE-ATR方法取决于晶圆的大小及其表面饰面及其材料。相比之下，内部晶圆ATR方法产生的频带强度比放牧角GE-ATR技术要强得多，并且具有非金属涂层的DSP单侧涂层晶片的传输测量值。

但是，相反，最敏感的是GE-ATR，除了SSP单侧涂层SI晶片外，还使用光学厚的1000Å金属涂层检查DSP单侧涂层Si晶片。涂层Si晶片的总体方法最弱的方法是传输。

图6：该图显示了SSP单侧涂层晶片（非金属涂层）的内部磁力ATR光谱，其中抛光的侧面为红色，抛光侧向下是蓝色。

图7：图7显示了SSP单侧涂层晶片（非金属涂层）的GE-ATR光谱，其中抛光的一侧向上为红色，抛光侧向下是蓝色。

要查看内部-ATR方法是否充分保留了极化，以研究晶圆表面上物种的方向（并比较其对放牧角GE-ATR的敏感性），以进一步进行。对于在金属涂层的SSP单侧涂层晶片上进行的研究形式需要更多的工作，从理论上讲，该晶片的结果与SSP非金属单侧涂层晶片具有相似的结果。

表格1。技术的比较。

方法	配饰 （样本量，mm）	波长范围 （厘米-1）	DSP晶圆带有单侧非金属涂层	DSP晶圆，带有单侧金属涂料	带有单侧金属或非金属涂层的SSP晶圆
传播	四通传输配件 （50 x 13至152直径。）	9500-400	吸光度弱	吸光度弱	微不足道
放牧角ge-atr	varigatr （203.2直径。）	5000-650	吸光度弱	强大的吸收性	强大的吸收性
内磁力ATR	瓦菲尔 （52 x 10至203.2直径）。	9500-1500	强大的吸收性	吸光度弱	微不足道

此信息已从Harrick Scientific Products，Inc。提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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