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涂层光学晶片的自动分光光度空间分析-Cary 7000全能型分光光度计

发布时间:2021-01-20   点击次数:277次

前言 :频繁且经济有效的光谱表征对于开发具有竞争力的光学薄膜涂层非常 重要。完全自动化且无人值守的光谱测量有助于降低每次分析的成 本、提高分析效率,还有助于扩展质保程序。在生产过程中,满负荷 运转的沉积室中常会涂覆大面积、通常呈圆形的衬底晶片。高效的光 学表征工具必须能够在晶片被切割之前从用户晶片表面的特征 点获得准确且有意义的信息。

 

专为 Cary 7000 全能型分光光度计 (UMS) 和全能型 测量附件包 (UMA) 设计的安捷伦固体自动进样器可 容纳直径达 200 mm (8") 的样品,并提供 UV-Vis 和 NIR 光谱范围内的角度反射率和透射率数据。 此前的研究已经证明,将 Cary 7000 UMS 与自动 进样器相结合,能够对 32x 样品支架上的多个样品 进行自动化、无人值守的分析 [1],并对氧化锌锡 (ZTO) 涂层的线性能带隙梯度进行空间测绘 [2]。本 研究使用配备自动进样器的 Cary 7000 UMS 对直 径 200 mm 晶片上的涂层均匀性进行了自动化的角 度分辨测绘。

 

 仪器与样品: Cary 7000 UMS UV-Vis/NIR 分光光度计(图 1)专 为 250 nm 至 2500 nm 波长范围内的多角度光度 光谱 (MPS) 测量而设计。在 MPS 应用中,我们需 要测量样品在较宽入射角范围内(从接近垂直到 倾斜入射角)的反射率和/或透射率 [3]。近 有研究证明,MPS 数据对于复杂薄膜的逆向工程 [4]、深入了解电介质薄膜中总损耗的振荡 [5],以 及改进涂层生产步骤中应用的逆向工程策略 [6] 很 有帮助。 UMA 采用简单且通用的设计,能够将样品和检测 器相互独立地定位为任意角度,而无需操作人员干 预。在单个序列中,UMA 在 5°≤ |θi | ≤ 85° 范围内 (即,垂直光束两侧的角度被标记为 +/-)以不同的 入射角 (θi ) 从样品表面完全相同的斑点处同时采集 透射率和反射率数据。由于配备了基于纳米线栅技 术的自动偏光片,UMA 能够以 S、P 或用户任何偏振角获得准确的测量结果。 Cary 7000 UMS 的核心组件 Cary 全能型测量附件 包 (UMA) 可单独购买,用户可通过更换此附件包 升级现有的 Cary 系列 UV-Vis-NIR 分光光度计(包 括 4000、5000 和 6000i)。

 

自动进样器 安捷伦固体自动进样器是一款可独立控制的样品支 架,专为配合 UMA 使用而设计。该自动进样器安装 在 UMA 的大样品室内,位于样品台旋转轴上方。得 益于这种设计,自动进样器不会限制 UMA 的基本 功能。事实上,该设计为样品定位增加了 2 个自由 度,进一步提升了测量性能。如图 2 所示,这些额 外的自由度是指围绕入射光束轴 (Io) 的径向方向 (z) 和旋转方向 (Φ)。分析人员可根据不同的样品类型 选择多种样品支架,用于安放多个单独的样品( 多安放 32 个直径 1 英寸的样品)或单个大直径样 品(大直径 200 mm,8 英寸)。这让安捷伦固体 自动进样器成为了升级 Cary 7000 UMS 的理想之 选,仪器升级后可对大批量(批次)光学元件进行 光学表征,还能对体积更大的单个样品进行空间测 绘,实际分辨率极限可低至 2 mm × 2 mm。

 

结论 :在本研究中,我们使用 Agilent Cary 7000分光光度计UMS 和 固体自动进样器成功分析了直径 200 mm 的预切割 晶片的涂层均匀性。该系统被设置为按照用户自定 义的测绘特征在以 1064 nm 为中心的波长下对晶 片表面进行 %R 测量。所得的曲线表明晶片中心到 边缘的涂层质量有所下降。该信息可用于找出并克 服涂层工艺中潜在的变异性。

 

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