半(bàn)導(dǎo)體工(gōng)業技(jì)術不(bù)斷(duàn)的(dí)進(jìn)步，芯片製成工藝(yì)越來越精細化(huà)，同時必然會(huì)導(dǎo)致保持良(liáng)品率的(dí)挑戰(zhàn)難(nán)度越來越(yuè)高(gāo)，而一(yī)塊潔淨(jìng)，均(jūn)一，完*的(dí)晶圓（wafer）是後續(xù)所有工藝有(yǒu)效實施的(dí)前(qián)提(tí)。為(wéi)了保(bǎo)證(zhèng)質量(liáng)，*理想的(dí)狀態(tài)是(shì)晶(jīng)圓(yuán)出廠(chǎng)前每片一檢並(bìng)分類保證(zhèng)其出廠品質(zhì)；而在進行精(jīng)細(xì)製(zhì)程前(qián)也每片(piàn)一(yī)檢並分(fēn)類，用(yòng)於(yú)進一步規(guī)避晶圓轉(zhuǎn)運(yùn)，存儲(chǔ)等環(huán)節不(bù)當(dāng)操作造成的汙染。

因此(cǐ)帶(dài)來了無圖型晶圓)檢(jiǎn)測應用(yòng)的兩個需求(qiú)要點
：

第一是(shì)最小靈(líng)敏度，即設備能夠檢(jiǎn)測(cè)到(dào)晶圓(yuán)表(biǎo)麵缺(quē)陷(xiàn)的最(zuì)小尺度(dù)，最好(hǎo)成(chéng)做到與(yǔ)芯片(piàn)製程有可比性(xìng)的小尺度(dù)。

第二(èr)是吞(tūn)吐(tǔ)量(liáng)，即單位(wèi)時間能夠完成的晶圓檢測量，最好(hǎo)是能做到製程前每(měi)片一(yī)檢。

對(duì)於此類無(wú)圖型晶圓檢測(cè)應(yīng)用，基於光(guāng)學的(dí)激(jī)光散(sàn)射法比起電(diàn)子束(shù)法和x射(shè)綫法在吞(tūn)吐(tǔ)量(liáng)上具備碾壓性的(dí)優勢(shì)。

圖(tú)一.激光(guāng)散射法做無(wú)圖(tú)型(xíng)晶圓(yuán)檢測(cè)

如(rú)圖一.激光光束經(jīng)過聚焦鏡以(yǐ)一定的(dí)傾斜角照(zhào)射到晶圓(yuán)表麵(miàn)，大部(bù)分激光會發(fā)生鏡(jìng)麵反射然後被(bèi)人(rén)工(gōng)放置(zhì)的(dí)激光(guāng)吸(xī)收(shōu)器(qì)(damper）吸收(shōu)，小(xiǎo)部分會(huì)被(bèi)晶(jīng)圓表麵吸收(shōu)，極(jí)小(xiǎo)部(bù)分會向各個(gè)方(fāng)向(xiàng)散射(shè)。我們在(zài)垂直(zhí)的方(fāng)向放置一(yī)個探測器檢(jiǎn)測散射(shè)光的(dí)強度(dù)，通(tōng)過晶(jīng)圓(yuán)的高(gāo)速旋(xuán)轉(zhuǎn)疊加徑掃(sǎo)描(miáo)實現對於(yú)晶圓(yuán)上所(suǒ)有(yǒu)點的(dí)檢(jiǎn)測。正(zhèng)常狀態(tài)下(xià)探測(cè)器(qì)檢測到(dào)的是(shì)微(wēi)弱的(dí)散射本(běn)底，向(xiàng)而當(dāng)激(jī)光光束掃描照射(shè)到晶圓(yuán)上的(dí)瑕疵時，由(yóu)於瑕疵(cī)點的微區(qū)散(sàn)射率(shuài)會(huì)小(xiǎo)幅(fú)度直至大幅度的增加，探(tàn)測器輸出(chū)的(dí)信號強(qiáng)度也(yě)會等比的變(biàn)化(huà)，以此(cǐ)我們實現了晶(jīng)圓上(shàng)瑕疵點(diǎn)的掃(sǎo)描檢(jiǎn)測。

這些可(kě)以導致微(wēi)區散(sàn)射(shè)率變(biàn)化(huà)的瑕(xiá)疵(cī)包括
：

1）顆粒汙染(rǎn)（Particle）
：如(rú)微(wēi)小塵埃(āi)，金(jīn)屬(shǔ)顆(kē)粒(lì)，有(yǒu)機殘(cán)留；

2）劃(huá)痕(hén)與(yǔ)機械損傷（Scratches）
：比(bǐ)如由拋光或搬(bān)運過程(chéng)中(zhōng)造成的細微(wēi)劃(huá)痕；

3）晶格(gé)缺(quē)陷（Crystal Defects）
：如(rú)晶格位(wèi)錯，層(céng)錯等微觀(guān)結(jié)構異常；

4）表麵凹(āo)坑與凸(tū)起(qǐ)（Pits & Bumps）
：包(bāo)括納(nà)米級凹坑，凸(tū)起(qǐ)，表麵粗(cū)糙(cāo)度(dù)異常

5）殘留膜或堆積(jī)物(wù)（Residue  Deposits）
：一些在製程工藝(yì)中(zhōng)未完(wán)*去除的沉(chén)積物。

大(dà)致(zhì)有(yǒu)這(zhè)樣一些實(shí)驗(yàn)規律
：

1) 激光波(bō)長(cháng)越短，可(kě)實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)的最小尺度越精細(xì)，所以(yǐ)對於(yú)高*高精細度的(dí)半(bàn)導體(tǐ)製程(chéng)，默認是(shì)采用266nm甚至更短(duǎn)波(bō)長(cháng)的激光器以保(bǎo)證檢測到(dào)盡(jìn)可能(néng)更小(xiǎo)尺(chǐ)度的瑕疵(cī)（大致可做到約20-30nm的最(zuì)小靈敏度），另外深紫外DUV激(jī)光的穿(chuān)透深度(dù)很(hěn)淺(qiǎn)（如(rú)266nm激光對於(yú)矽片的穿(chuān)透(tòu)深度1-10nm); 所(suǒ)以(yǐ)DUV激光(guāng)比較適(shì)合於(yú)檢(jiǎn)測晶(jīng)圓(yuán)表麵缺陷(xiàn)。

2) 激(jī)光波長(cháng)越則(zé)對(duì)於晶片(piàn)的穿透(tòu)性越(yuè)好(hǎo)，比如對(duì)於矽(guī)片而言(yán)，532nm激(jī)光的穿(chuān)透深(shēn)度(dù)約1-5um；而1064nm近(jìn)紅外(wài)激(jī)光可(kě)穿透(tòu)矽(guī)片(piàn)。所以相(xiāng)對(duì)而言(yán)，可見光(guāng)激(jī)光適合(hé)於(yú)同(tóng)時檢(jiǎn)測到淺(qiǎn)表層的內(nèi)部缺(quē)陷(xiàn)，而紅外激(jī)光適(shì)合(hé)於同時檢測到晶(jīng)圓內部(bù)缺(quē)陷。

3) 以(yǐ)266nm激(jī)光為例，照(zhào)射到(dào)晶片完好麵發(fā)生的是(shì)鏡(jìng)麵反射(shè)，其伴生的散射是(shì)瑞利(lì)散(sàn)射(shè)，散射強度大(dà)致(zhì)僅為激(jī)光(guāng)功率(shuài)的(dí)0.1%；而掃描到(dào)納(nà)米尺度(dù)的(dí)微(wēi)小(xiǎo)缺陷點時(20-100nm);其發生的散射時米散(sàn)射，散(sàn)射強度會增大(dà)到0.5%-3%,由(yóu)此(cǐ)可(kě)見(jiàn)，當無(wú)圖(tú)型(xíng)晶圓檢測掃描到納米尺度缺陷點時(shí)，設備會(huì)檢測到一(yī)個信號(hào)的(dí)突變，以此(cǐ)來(lái)定位(wèi)缺陷(xiàn)點位(wèi)置。當(dāng)缺陷尺(chǐ)度(dù)達到(dào)微米量級(jí)（比(bǐ)如劃(huá)痕(hén)等機(jī)械(xiè)損傷）其散(sàn)射是幾(jī)何散射（或稱邊(biān)沿散射），其(qí)散射(shè)強(qiáng)度(dù)甚至(zhì)可達3%-10%；一個設計良好的數據處理(lǐ)軟(ruǎn)件(jiàn)可(kě)以通過數據(jù)建模辨別(bié)哪裏有缺(quē)陷，有(yǒu)什麼(mó)大小(xiǎo)的缺(quē)陷(xiàn)和那(nà)種形式的缺陷(xiàn)。

結合(hé)以上的(dí)實驗(yàn)規(guī)律，我(wǒ)們大致介紹一(yī)下做無圖型(xíng)晶圓檢測(cè)所需激光器(qì)的選(xuǎn)型以及(jí)歷(lì)史(shǐ)沿革。

在(zài)大致1980年前後，就(jiù)已經有基於(yú)激光激發的(dí)半導體晶(jīng)圓(yuán)檢測設(shè)備了，彼時一般采用(yòng)的是氦(hài)氖（HeNe-632.8nm),氦(hài)鎘（HeCd-325nm/442nm)，氬(yà)離(lí)子（Arion488nm/514nm）激(jī)光器，激(jī)光(guāng)功率是mW到(dào)幾(jī)十(shí)mW量級，能(néng)耗(hào)從(cóng)幾十瓦(wǎ)到(dào)上(shàng)百(bǎi)瓦(wǎ)不(bù)等(děng)；少數(shù)水(shuǐ)冷(lěng)氬(yà)離子激(jī)光(guāng)器有瓦量級(jí)激光(guāng)輸出，能耗(hào)為千瓦(wǎ)級(jí)。氣體激(jī)光器工(gōng)作穩定(dìng)，價格便宜。但(dàn)同(tóng)時(shí)也存(cún)在(zài)一(yī)些問題(tí)，比如(rú)
：

-激光(guāng)轉(zhuǎn)化效率(shuài)很低(dī)，導致體(tǐ)積較(jiào)大，能耗(hào)較高(gāo)

-激光(guāng)管(guǎn)壽命(mìng)一(yī)般在(zài)幾(jī)千小(xiǎo)時(shí)，7天(tiān)24小時(shí)工業(yè)應用下需(xū)要頻繁更換(huàn)激(jī)光(guāng)管(guǎn)

-很(hěn)難做到紫(zǐ)外波(bō)段，輸出(chū)功(gōng)率較低

基(jī)本在(zài)1990年(nián)後，上述(shù)氣體激(jī)光器(qì)就已經逐(zhú)漸被新湧現的(dí)半導體泵浦(pǔ)的(dí)全(quán)固(gù)態激光器(qì)（DPSSL-Diode Pumped Solid State Laser)所取(qǔ)代（如(rú)果一些老(lǎo)設(shè)備的(dí)氬(yà)離(lí)子Ar,氦(hài)鎘(gé)HeCd激(jī)光(guāng)器(qì)的換管或(huò)更(gēng)新業務(wù)，您可咨(zī)詢聯係(xì)先鋒科(kē)技公(gōng)司(sī)）

繼續講(jiǎng)，半導體(tǐ)泵浦(pǔ)的全(quán)固態激光器除了成本高導致價格(gé)較(jiào)高之外，其(qí)餘全部是(shì)優點(diǎn)

-能量(liáng)轉化效(xiào)率高(gāo)，導致體積(jī)小，能(néng)耗低

-激(jī)光器壽(shòu)命通常(cháng)超過1萬(wàn)小(xiǎo)時，哪怕7天(tiān)24小(xiǎo)時工(gōng)業應用也(yě)很(hěn)少(shǎo)需(xū)要維護(hù)

-基頻輸(shū)出功率(shuài)很(hěn)容(róng)易(yì)做(zuò)到(dào)百(bǎi)瓦(wǎ)以上(shàng)，從而有實力(lì)級聯接駁倍(bèi)頻(pín)晶(jīng)體(tǐ)以及和(hé)頻晶體(tǐ)，達(dá)成較高功率的紫外乃至深紫外(wài)激光(guāng)輸出，比如基(jī)於(yú)1064nm基頻輸出的(dí)DPSS激(jī)光器，

接駁一級倍頻(pín)晶(jīng)體(tǐ)，則獲(huò)得532nm二倍頻(pín)輸出

接(jiē)駁一級(jí)倍頻晶體加(jiā)一級和(hé)頻(pín)晶體(tǐ)，則獲得355nm三(sān)倍頻輸出

接(jiē)駁(bó)兩級級聯的倍(bèi)頻晶體，則獲(huò)得266nm四倍頻輸出

接駁(bó)一(yī)級倍(bèi)頻(pín)晶體加一級(jí)三倍頻晶(jīng)體(tǐ)，則獲(huò)得213nm五(wǔ)倍頻輸出(chū)

對(duì)於全(quán)固(gù)態激(jī)光(guāng)器，266nm甚至(zhì)213nm的深紫(zǐ)外輸(shū)出實驗(yàn)室以做到(dào)瓦級(jí)，商品(pǐn)化設(shè)備(bèi)以百毫瓦級(jí)別(bié)為(wéi)推薦。對於無(wú)圖(tú)型(xíng)晶(jīng)圓(yuán)檢測應用(yòng)的激(jī)光選(xuǎn)型上(shàng)，三個(gè)小(xiǎo)貼士
：

1) 激光波(bō)長(cháng)越(yuè)短，則(zé)可測(cè)缺陷最(zuì)小(xiǎo)尺度(dù)越小，213nm/193nm在波長(cháng)上(shàng)相對(duì)有(yǒu)優(yōu)勢

2) 激光輸出波長(cháng)越短，激(jī)光係統價(jià)格越貴(guì)，激光輸出(chū)功率越(yuè)低，特別是考慮(lǜ)到價格成(chéng)本上，266nm的數百毫瓦(wǎ)的全固態激(jī)光被(bèi)認為是一個性(xìng)價比(bǐ)較(jiào)高的(dí)選(xuǎn)擇(zé)。

3) 對於深(shēn)紫(zǐ)外激(jī)光(guāng)器(qì)哪怕是百(bǎi)毫(háo)瓦量級(jí)的輸出，對於最(zuì)後一級紫外晶體(tǐ)而言(yán)，也是一個比(bǐ)較沉(chén)重(zhòng)的(dí)負擔(dān)，通常而言(yán)大致(zhì)幾百(bǎi)到(dào)一(yī)千小時(shí)的連(lián)續工作就會產生(shēng)明顯的衰(shuāi)減(jiǎn)，所以較高(gāo)*的(dí)深紫(zǐ)外全固態(tài)激(jī)光器會在最後(hòu)一級(jí)非(fēi)綫性晶(jīng)體(tǐ)上設(shè)計(jì)電(diàn)動(dòng)切換裝置(zhì)，在(zài)一(yī)個工作點(diǎn)即將到(dào)壽(shòu)命時切(qiē)換(huàn)到下(xià)一(yī)個工作點，以此(cǐ)保證(zhèng)上萬工(gōng)作小時的壽(shòu)命(mìng)。後續(xù)提及(jí)的三(sān)款(kuǎn)266/213/193nm全(quán)固(gù)態激(jī)光(guāng)器均(jūn)由(yóu)此(cǐ)配(pèi)置。

一. 推薦激(jī)光器(qì)
：

1. 德國(guó)Crylas公(gōng)司 FQCW266nm深紫外全固(gù)態激光(guāng)器

2. 德(dé)國(guó)Xiton公司(sī)Impress 213nm深(shēn)紫外全固態激(jī)光(guāng)器

3. 德(dé)國Xiton公司Ixion 193nm深紫外全(quán)固態激光器

注
：此193nm全(quán)固態(tài)激(jī)光(guāng)器(qì)波長(cháng)短(duǎn)，輸(shū)出(chū)功率(shuài)較低(dī)，做(zuò)晶圓(yuán)檢測相(xiāng)對(duì)勉強，在(zài)半(bàn)導體(tǐ)製(zhì)程行業(yè)更適合(hé)於做(zuò)架構(gòu)掩膜缺(quē)陷(xiàn)檢測(cè)儀(yí)，深紫外超高精(jīng)度(dù)光譜校(xiào)準等(děng)工作。

激(jī)光(guāng)量測設(shè)備對(duì)晶(jīng)圓(yuán)檢(jiǎn)測設備(bèi)的(dí)輔(fǔ)助作用(yòng)。

1. 法(fǎ)國(guó)Physics 公(gōng)司波前分析儀(yí)

可用於優化(huà)與(yǔ)校準無圖形(xíng)晶圓缺陷檢測儀(yí)的光(guāng)學係(xì)統（比(bǐ)如檢測深(shēn)紫(zǐ)外顯微(wēi)物鏡以及(jí)深紫(zǐ)外光(guāng)路係統），也可(kě)用(yòng)於檢測(cè)與優(yōu)化(huà)深(shēn)紫外激(jī)光照(zhào)明(míng)指向(xiàng)不穩定(dìng)度等應(yīng)用(yòng)

法國Physics公(gōng)司SiD4-UV-HR波(bō)前(qián)探測(cè)器(qì)

2. 以(yǐ)色列Ophir公(gōng)司激光功(gōng)率能量計
：

激光功率計是半導體晶圓(yuán)檢測(cè)設(shè)備(bèi)激(jī)光器子部分的係統裝調與(yǔ)維(wéi)護的常(cháng)用設(shè)備，除此(cǐ)之(zhī)外還有一些妙(miào)用(yòng)
：即時(shí)監(jiān)控激光(guāng)功率自身的波(bō)動並給出(chū)反(fǎn)饋(kuì)信號。我(wǒ)們知(zhī)道，半導體晶圓(yuán)檢(jiǎn)測(cè)設備傾向選用噪聲低(dī)的激(jī)光器作為(wéi)光源，其實(shí)還(huán)有(yǒu)另外一(yī)個(gè)方式實時歸一(yī)化掉激光器(qì)自身(shēn)的噪音(yīn)。方法(fǎ)很簡單(dān)，用(yòng)一個(gè)經過校準的紫(zǐ)外激(jī)光(guāng)分束(shù)器(qì)，采(cǎi)樣4%-5%的激光功(gōng)率(shuài)到(dào)激光功(gōng)率(shuài)探頭(tóu)上，剩(shèng)餘(yú)的94%-95%激(jī)光功(gōng)率用於(yú)晶(jīng)圓(yuán)檢測。經過(guò)適當的軟件處理，每個時(shí)刻(kè)的(dí)激光(guāng)功率(shuài)波動都可以(yǐ)被(bèi)歸一化(huà)掉，以此降低整套(tào)係(xì)統的(dí)噪(zào)聲(shēng)水平，提升(shēng)信噪(zào)比(bǐ)。

推薦(jiàn)配置(zhì)
：

激(jī)光(guāng)功率表頭
： VEGA多(duō)功能(néng)激(jī)光功率(shuài)能(néng)量(liáng)計表頭(tóu)，USB2.0接口

激(jī)光(guāng)功率(shuài)探頭1（激光(guāng)維護(hù)裝(zhuāng)調(tiáo)用）
：3A 激(jī)光(guāng)功(gōng)率探頭(tóu)，0.19-20um, 10uW-3W測試(shì)範(fàn)圍

激(jī)光功率探頭2（實時(shí)反饋(kuì)用）
：PD300R-UV 激光功(gōng)率(shuài)探(tàn)頭，200-1100nm, 20pW-300mW測(cè)試範圍

關於(yú)先(xiān)鋒科(kē)技(jì)

先(xiān)鋒作(zuò)為(wéi)專業(yè)的科技(jì)產品代(dài)理，為(wéi)您(nín)構(gòu)建(jiàn)起全(quán)麵覆蓋光(guāng)電領(lǐng)域(yù)的(dí)優(yōu)質設備矩陣——從(cóng)iccd相(xiāng)機，高速相(xiāng)機(jī)，近紅外相機(jī)等(děng)成像(xiàng)設(shè)備，飛(fēi)秒(miǎo)激(jī)光(guāng)器(qì)，固(gù)體激光器，半導體(tǐ)激(jī)光器，脈衝(chōng)激(jī)光器，染(rǎn)料激光器等激光(guāng)核心(xīn)器(qì)件，到激(jī)光(guāng)功(gōng)率(shuài)計，激光(guāng)能(néng)量(liáng)計，激光(guāng)波長(cháng)計(jì)，光束(shù)質量(liáng)分析儀等(děng)激光測量(liáng)儀器；從(cóng)鎖相(xiāng)放大器，殘(cán)餘氣(qì)體分析儀(yí)，光學斬波(bō)器，棱鏡耦合儀等分析(xī)設備，到光(guāng)電探測器，光電二(èr)極(jí)管，氣(qì)體(tǐ)探測器(qì)，紅(hóng)外(wài)探(tàn)測器，光電(diàn)倍增管(guǎn)，X光(guāng)管，X射綫探測(cè)器(qì)等(děng)探測(cè)器件，再(zài)到色度(dù)計，照(zhào)度(dù)計(jì)，光譜輻(fú)射(shè)度計，亮度(dù)計等(děng)光(guāng)色(sè)測(cè)量(liáng)工具(jù)及(jí)積(jī)分(fēn)球(qiú)，像(xiàng)增強器(qì)，前(qián)置(zhì)放大器(qì)等配套設(shè)備，精準(zhǔn)適配科研(yán)實(shí)驗(yàn)，光(guāng)電研(yán)發(fā)，精密(mì)檢測(cè)，光(guāng)譜分(fēn)析(xī)等多(duō)場景(jǐng)的專業需求。

這些高性(xìng)能(néng)設備(bèi)將為(wéi)您(nín)的項目(mù)提(tí)供穩定(dìng)可(kě)靠(kào)的技術支持，助力(lì)突破(pò)研(yán)發瓶頸(jǐng)，提升(shēng)工作(zuò)效(xiào)率。持(chí)續關注先鋒(fēng)，獲取代理產(chǎn)品的最新動態，應用方案(àn)與專(zhuān)屬服(fú)務(wù)，讓專業(yè)設(shè)備為您的創(chuàng)新(xīn)之路加速！