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前言 ：頻繁且經濟有效的光譜表征對于開發具有競爭力的光學薄膜涂層非常 重要。*自動化且無人值守的光譜測量有助于降低每次分析的成 本、提高分析效率，還有助于擴展質保程序。在生產過程中，滿負荷 運轉的沉積室中常會涂覆大面積、通常呈圓形的襯底晶片。高效的光 學表征工具必須能夠在晶片被切割之前從用戶晶片表面的特征 點獲得準確且有意義的信息。

 

專為 Cary 7000 全能型分光光度計 (UMS) 和全能型 測量附件包 (UMA) 設計的安捷倫固體自動進樣器可 容納直徑達 200 mm (8") 的樣品，并提供 UV-Vis 和 NIR 光譜范圍內的角度反射率和透射率數據。 此前的研究已經證明，將 Cary 7000 UMS 與自動 進樣器相結合，能夠對 32x 樣品支架上的多個樣品 進行自動化、無人值守的分析 [1]，并對氧化鋅錫 (ZTO) 涂層的線性能帶隙梯度進行空間測繪 [2]。本 研究使用配備自動進樣器的 Cary 7000 UMS 對直 徑 200 mm 晶片上的涂層均勻性進行了自動化的角 度分辨測繪。

 

 儀器與樣品： Cary 7000 UMS UV-Vis/NIR 分光光度計（圖 1）專 為 250 nm 至 2500 nm 波長范圍內的多角度光度 光譜 (MPS) 測量而設計。在 MPS 應用中，我們需 要測量樣品在較寬入射角范圍內（從接近垂直到 傾斜入射角）的反射率和/或透射率 [3]。近 有研究證明，MPS 數據對于復雜薄膜的逆向工程 [4]、深入了解電介質薄膜中總損耗的振蕩 [5]，以 及改進涂層生產步驟中應用的逆向工程策略 [6] 很 有幫助。 UMA 采用簡單且通用的設計，能夠將樣品和檢測 器相互獨立地定位為任意角度，而無需操作人員干 預。在單個序列中，UMA 在 5°≤ |θi | ≤ 85° 范圍內 （即，垂直光束兩側的角度被標記為 +/-）以不同的 入射角 (θi ) 從樣品表面*相同的斑點處同時采集 透射率和反射率數據。由于配備了基于納米線柵技 術的自動偏光片，UMA 能夠以 S、P 或用戶任何偏振角獲得準確的測量結果。 Cary 7000 UMS 的核心組件 Cary 全能型測量附件 包 (UMA) 可單獨購買，用戶可通過更換此附件包 升級現有的 Cary 系列 UV-Vis-NIR 分光光度計（包 括 4000、5000 和 6000i）。

 

自動進樣器 安捷倫固體自動進樣器是一款可獨立控制的樣品支 架，專為配合 UMA 使用而設計。該自動進樣器安裝 在 UMA 的大樣品室內，位于樣品臺旋轉軸上方。得 益于這種設計，自動進樣器不會限制 UMA 的基本 功能。事實上，該設計為樣品定位增加了 2 個自由 度，進一步提升了測量性能。如圖 2 所示，這些額 外的自由度是指圍繞入射光束軸 (Io) 的徑向方向 (z) 和旋轉方向 (Φ)。分析人員可根據不同的樣品類型 選擇多種樣品支架，用于安放多個單獨的樣品（ 多安放 32 個直徑 1 英寸的樣品）或單個大直徑樣 品（大直徑 200 mm，8 英寸）。這讓安捷倫固體 自動進樣器成為了升級 Cary 7000 UMS 的理想之 選，儀器升級后可對大批量（批次）光學元件進行 光學表征，還能對體積更大的單個樣品進行空間測 繪，實際分辨率極限可低至 2 mm × 2 mm。

 

結論 ：在本研究中，我們使用 Agilent Cary 7000分光光度計UMS 和 固體自動進樣器成功分析了直徑 200 mm 的預切割 晶片的涂層均勻性。該系統被設置為按照用戶自定 義的測繪特征在以 1064 nm 為中心的波長下對晶 片表面進行 %R 測量。所得的曲線表明晶片中心到 邊緣的涂層質量有所下降。該信息可用于找出并克 服涂層工藝中潛在的變異性。