半導體晶圓PL光譜測試系統

半導體晶圓PL光譜測試系統針對第三代半導體，如GaN、InGaN、AlGaN等，進行溫度相關光譜和螢光壽命測試。同時可測量外延片的膜厚、反射率及對應的Mapping圖。
主要功能
螢光測試
螢光光譜的峰值波長、光譜半寬、積分光強、峰值強度、螢光壽命與電子/電洞多種形式的輻射複合相關，雜質或缺陷濃度、組成等密切相關
膜厚&反射率&翹曲度
透過白光干涉技術測量外延片的薄膜厚度（Thickness）、反射率(PR)以及晶片翹曲度
翹曲度測量模組
翹曲度測量模組整合在顯微鏡模組中，利用晶圓表面反射回的375nm激光，利用離焦量補償實現表面高度的測量，對晶圓片的高度掃描後獲得晶圓形貌，從而計算翹曲度的數值。
此模組不僅可以測量晶圓的形貌和翹曲度，同時還可以起到雷射自動對焦的作用，使得晶圓片大範圍移動時，用於激發螢光的雷射光斑在晶圓表面始終保持最佳的聚焦狀態，從而極大的提供螢光收集的效率和分辨率。

物鏡	5x NA=0.28	20x NA=0.40	100x NA=0.8
離焦量z分辨率	< 1 μm	< 0.5 μm	< 0.06 μm
雷射光斑尺寸（焦點處）	~2 μm	~2 μm	~1 μm
測量時間（刷新頻率）	< 20 ms(50 Hz），可調整最高100 Hz

系統特點


覆蓋8英吋晶圓的光譜Mapping	雷射自動對焦和實時表面跟踨	無需樣品標記，無損非接觸測量	高空間分辨(<1微米)

紫外線測量模組
紫外線測量模組的功能主要由整合在顯微鏡模組中的5x紫外線物鏡和側面收集模組實現。可選擇213nm或266nm的雷射進行激發，聚焦光斑約10微米，可選擇透過此物鏡收集正面發射的螢光，透過單色儀入口1進行收集和測量。針對AlGaN的發光波段（200-380nm），尤其是Al組分較大（70%）的AlGaN由於輕重空穴帶反轉，其螢光發光角度為側面出光，因此設置側面收集模組，將側面發出的螢光經由一個單獨傾斜60度角的物鏡收集後，透過光纖傳入單色儀入口2進行收集和測量。可透過翹曲度模組對晶圓片形貌進行測量後，再進行紫外螢光測量時，根據記錄的形貌高度，Z軸移動實現晶圓片高度方向的離焦量補償，使得晶圓片大在範圍移動時，雷射光斑在晶圓表面始終保持最佳的聚焦狀態，從而極大的提供螢光收集的效率和分辨率。
半導體晶圓PL光譜測試系統主要參數

拉曼激發和收集模組	雷射波長	213/266/375 nm
	雷射功率	213nm雷射器，峰值功率＞2.5kw@1KHZ，266nm雷射器，輸出功率2-12mw可調
	自動對焦	•在全掃描範圍自動聚焦和即時表面追蹤 •對焦精度<0.2微米
	顯微鏡	•用於樣品定位和成像 •近紫外線鏡，100X/20X，用於375nm雷射,波長範圍355-700 nm •紫外線物鏡, 5X,用於213 nm/266nm的紫外線激發, 200-700 nm
樣品移動和掃描平台	平移台	•掃描範圍大於300x300mm。 •最小解析度1微米。
樣品移動和掃描平台	樣品台	•8吋吸氣台（12吋可訂製） •可相容2、4、6、8吋晶圓片
光譜儀和探測器	光譜儀	•320 mm焦長單色儀，接面陣探測器。 •光譜解析度：優於0.2nm@1200g/mm。
軟體	控制軟體	•可選擇區域或指定點位自動進行逐點光譜擷取
軟體	Mapping資料分析軟體	•可對光譜峰位、峰高和半高寬等進行擬合。 •可自動擬合並計算應力、晶化率、載流子濃度等信息，樣品資料庫可自訂。 •將擬合結果以二維影像方式顯示。
可升級模組	翹曲度測量模組	重複測量外延片統計結果的翹曲度偏差<±5um
	紫外線測量模組	5X紫外線物鏡，波長範圍200-700 nm。應用於213 nm、266nm的紫外線激發和側面收集實現AlGaN紫外線螢光的測量
	膜厚測試模組	重複測量外延片Mapping統計結果的膜厚偏差<±0.1um
	螢光壽命測試模組	螢光壽命測試精度8 ps，測試範圍50 ps-1 ms