半導體(tǐ)工業技(jì)術(shù)不斷(duàn)的進(jìn)步，芯片(piàn)製成工(gōng)藝越(yuè)來(lái)越(yuè)精(jīng)細(xì)化(huà)，同時必(bì)然會導致(zhì)保(bǎo)持良(liáng)品率的(dí)挑戰難(nán)度(dù)越來越高，而一(yī)塊潔淨，均一(yī)，完*的(dí)晶(jīng)圓（wafer）是(shì)後(hòu)續(xù)所有工(gōng)藝(yì)有(yǒu)效實施(shī)的(dí)前提(tí)
。為了保證(zhèng)質量，*理想的狀(zhuàng)態(tài)是晶(jīng)圓出廠(chǎng)前(qián)每(měi)片一(yī)檢(jiǎn)並分(fēn)類(lèi)保證(zhèng)其(qí)出(chū)廠品(pǐn)質；而(ér)在(zài)進行精(jīng)細製(zhì)程前(qián)也每(měi)片(piàn)一檢並分類，用於進(jìn)一步(bù)規(guī)避(bì)晶(jīng)圓(yuán)轉(zhuǎn)運，存儲等環節不(bù)當操(cāo)作造成的汙染(rǎn)
。

因此帶來了無圖(tú)型晶圓)檢測應用的兩個需求(qiú)要點(diǎn)：

第一(yī)是最(zuì)小靈敏度(dù)，即(jí)設備能(néng)夠檢測到(dào)晶(jīng)圓(yuán)表(biǎo)麵缺(quē)陷(xiàn)的最(zuì)小尺度，最(zuì)好成做到(dào)與芯片(piàn)製(zhì)程(chéng)有可比(bǐ)性(xìng)的(dí)小(xiǎo)尺(chǐ)度
。

第(dì)二是吞吐(tǔ)量(liáng)，即單(dān)位時間能(néng)夠完成的(dí)晶圓(yuán)檢測(cè)量，最(zuì)好是(shì)能做到製程前每片(piàn)一檢(jiǎn)
。

對(duì)於(yú)此類無(wú)圖(tú)型(xíng)晶(jīng)圓檢測(cè)應用，基(jī)於光學的(dí)激光(guāng)散(sàn)射法(fǎ)比起(qǐ)電(diàn)子束法和x射綫法在吞(tūn)吐(tǔ)量上具(jù)備(bèi)碾壓(yā)性(xìng)的(dí)優勢
。

圖一.激光散射法做無(wú)圖型(xíng)晶(jīng)圓檢(jiǎn)測(cè)

如圖(tú)一(yī).激(jī)光光束經(jīng)過聚(jù)焦鏡以一(yī)定(dìng)的(dí)傾斜角(jiǎo)照射到(dào)晶(jīng)圓(yuán)表麵(miàn)，大部分(fēn)激(jī)光(guāng)會發(fā)生(shēng)鏡(jìng)麵(miàn)反(fǎn)射(shè)然後被人工(gōng)放(fàng)置的激光吸收器(damper）吸收(shōu)，小部(bù)分(fēn)會被晶(jīng)圓(yuán)表麵吸(xī)收，極(jí)小(xiǎo)部(bù)分會向(xiàng)各(gè)個方(fāng)向散射
。我(wǒ)們(mén)在(zài)垂(chuí)直的(dí)方(fāng)向放置一個探測(cè)器(qì)檢測(cè)散射(shè)光(guāng)的強度，通過晶圓(yuán)的高(gāo)速(sù)旋(xuán)轉疊加(jiā)徑(jìng)掃(sǎo)描實(shí)現(xiàn)對於晶(jīng)圓上(shàng)所有(yǒu)點(diǎn)的檢測(cè)
。正常(cháng)狀(zhuàng)態下探測器檢測到(dào)的是微弱(ruò)的(dí)散(sàn)射(shè)本底(dǐ)，向(xiàng)而(ér)當(dāng)激(jī)光光束掃描(miáo)照射到晶(jīng)圓上(shàng)的(dí)瑕(xiá)疵(cī)時，由於(yú)瑕(xiá)疵(cī)點的(dí)微區(qū)散(sàn)射率(shuài)會小幅度直至(zhì)大(dà)幅(fú)度的增加(jiā)，探測器(qì)輸(shū)出的(dí)信號強度(dù)也會(huì)等比(bǐ)的變化，以此我們(mén)實現了晶(jīng)圓上(shàng)瑕(xiá)疵(cī)點的掃描檢(jiǎn)測
。

這些可(kě)以導致微區(qū)散射率(shuài)變化(huà)的(dí)瑕(xiá)疵包(bāo)括(kuò)：

1）顆粒汙(wū)染（Particle）：如(rú)微(wēi)小塵埃(āi)
，金屬顆粒(lì)
，有(yǒu)機(jī)殘留；

2）劃(huá)痕與機(jī)械(xiè)損傷（Scratches）：比如由拋光或搬運過程(chéng)中(zhōng)造(zào)成的細(xì)微劃(huá)痕；

3）晶格缺陷(xiàn)（Crystal Defects）：如(rú)晶格位(wèi)錯
，層錯等微觀(guān)結構異常；

4）表麵(miàn)凹坑與(yǔ)凸起(qǐ)（Pits & Bumps）：包(bāo)括(kuò)納(nà)米級凹坑(kēng)
，凸起
，表(biǎo)麵粗糙(cāo)度異常(cháng)

5）殘留膜或堆積(jī)物(wù)（Residue  Deposits）：一些(xiē)在製(zhì)程工藝中未完*去除(chú)的(dí)沉積(jī)物
。

大致(zhì)有(yǒu)這(zhè)樣一(yī)些實驗規律：

1) 激光波長(cháng)越(yuè)短，可實(shí)現缺陷(xiàn)檢測(cè)的(dí)最小尺度越(yuè)精細，所(suǒ)以對於高*高(gāo)精(jīng)細(xì)度(dù)的半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)製程(chéng)，默認(rèn)是采(cǎi)用266nm甚(shèn)至更(gēng)短(duǎn)波(bō)長的激光器(qì)以(yǐ)保證檢測(cè)到盡可能(néng)更(gēng)小(xiǎo)尺度(dù)的(dí)瑕疵(cī)（大致(zhì)可(kě)做(zuò)到(dào)約20-30nm的(dí)最(zuì)小(xiǎo)靈(líng)敏度），另外(wài)深(shēn)紫(zǐ)外DUV激光(guāng)的穿透(tòu)深(shēn)度很淺（如(rú)266nm激(jī)光(guāng)對(duì)於矽片(piàn)的(dí)穿(chuān)透深度(dù)1-10nm); 所以DUV激光(guāng)比較(jiào)適合(hé)於檢測晶圓(yuán)表麵缺(quē)陷(xiàn)
。

2) 激光波(bō)長越(yuè)則(zé)對於晶片(piàn)的(dí)穿透(tòu)性(xìng)越(yuè)好，比如(rú)對(duì)於矽片(piàn)而言(yán)，532nm激光(guāng)的(dí)穿透深(shēn)度約(yuē)1-5um；而(ér)1064nm近(jìn)紅外激光(guāng)可(kě)穿透矽片(piàn)
。所以(yǐ)相(xiāng)對而(ér)言，可(kě)見(jiàn)光激光適(shì)合(hé)於同(tóng)時(shí)檢測到(dào)淺表層的(dí)內部缺陷，而(ér)紅(hóng)外(wài)激光(guāng)適合(hé)於(yú)同(tóng)時檢(jiǎn)測到(dào)晶圓內(nèi)部缺(quē)陷
。

3) 以266nm激(jī)光為例(lì)，照(zhào)射到(dào)晶(jīng)片完好(hǎo)麵(miàn)發生的是(shì)鏡麵反(fǎn)射(shè)，其伴生的(dí)散射(shè)是瑞利散射，散射強度大致(zhì)僅(jǐn)為(wéi)激光功(gōng)率(shuài)的0.1%；而掃(sǎo)描(miáo)到(dào)納(nà)米尺度(dù)的微(wēi)小缺(quē)陷點時(shí)(20-100nm);其發生(shēng)的散射時米散射，散射強度會增(zēng)大到0.5%-3%,由此可(kě)見(jiàn)，當(dāng)無圖型晶(jīng)圓檢(jiǎn)測(cè)掃描到納米(mǐ)尺度(dù)缺陷點時(shí)，設(shè)備會檢測到一個信(xìn)號的突(tū)變，以此來定位缺陷(xiàn)點(diǎn)位(wèi)置(zhì)
。當缺陷(xiàn)尺度(dù)達(dá)到(dào)微(wēi)米(mǐ)量(liáng)級（比(bǐ)如劃痕等機械損傷(shāng)）其散(sàn)射是幾何散射（或稱(chēng)邊沿散射），其散(sàn)射強(qiáng)度甚(shèn)至可(kě)達3%-10%；一個設計良好的數據處(chǔ)理(lǐ)軟件可以(yǐ)通過數(shù)據(jù)建(jiàn)模(mó)辨別哪(nǎ)裏有(yǒu)缺陷，有什麼大(dà)小(xiǎo)的(dí)缺(quē)陷(xiàn)和(hé)那種形(xíng)式的缺陷(xiàn)
。

結(jié)合以上的(dí)實驗(yàn)規(guī)律，我們大致介(jiè)紹(shào)一下做無(wú)圖(tú)型(xíng)晶圓檢測(cè)所需(xū)激光器(qì)的選型以(yǐ)及(jí)歷史沿(yán)革(gé)
。

在大(dà)致1980年前(qián)後，就(jiù)已經有(yǒu)基(jī)於激(jī)光(guāng)激(jī)發(fā)的半導(dǎo)體晶(jīng)圓檢測(cè)設備了，彼時(shí)一(yī)般采(cǎi)用(yòng)的是(shì)氦氖(nǎi)（HeNe-632.8nm),氦鎘（HeCd-325nm/442nm)，氬(yà)離子（Arion488nm/514nm）激(jī)光(guāng)器(qì)，激光(guāng)功率(shuài)是mW到(dào)幾十(shí)mW量級(jí)，能耗從幾十瓦到(dào)上百(bǎi)瓦不(bù)等；少(shǎo)數(shù)水冷氬(yà)離子激(jī)光器(qì)有瓦量級激光輸出(chū)，能耗(hào)為千(qiān)瓦級
。氣體(tǐ)激光(guāng)器工(gōng)作(zuò)穩定，價格便宜
。但同時也(yě)存在一些問題，比如(rú)：

-激(jī)光(guāng)轉(zhuǎn)化效(xiào)率很(hěn)低，導致(zhì)體積(jī)較(jiào)大，能耗較(jiào)高(gāo)

-激光(guāng)管壽(shòu)命(mìng)一般(bān)在幾千(qiān)小時，7天(tiān)24小時(shí)工(gōng)業(yè)應用下需(xū)要頻(pín)繁更(gēng)換(huàn)激光管

-很(hěn)難做(zuò)到紫(zǐ)外(wài)波段，輸(shū)出(chū)功率較低(dī)

基本在1990年(nián)後(hòu)，上述(shù)氣(qì)體激(jī)光(guāng)器(qì)就(jiù)已經逐漸被(bèi)新湧現(xiàn)的(dí)半導體(tǐ)泵浦(pǔ)的全固態激光器(qì)（DPSSL-Diode Pumped Solid State Laser)所取(qǔ)代(dài)（如(rú)果(guǒ)一些老(lǎo)設(shè)備(bèi)的(dí)氬離(lí)子Ar,氦鎘HeCd激(jī)光(guāng)器的(dí)換管或更新業務(wù)，您(nín)可(kě)咨詢聯係(xì)先鋒科技(jì)公司）

繼續講，半導(dǎo)體泵浦的全(quán)固(gù)態激光器除了成(chéng)本高導(dǎo)致價格較(jiào)高之(zhī)外，其(qí)餘全(quán)部(bù)是(shì)優點(diǎn)

-能量轉化(huà)效(xiào)率(shuài)高(gāo)，導(dǎo)致體積小，能(néng)耗(hào)低

-激光器(qì)壽(shòu)命通常(cháng)超(chāo)過(guò)1萬(wàn)小(xiǎo)時，哪(nǎ)怕7天24小時(shí)工業應用也很少(shǎo)需要維(wéi)護

-基頻(pín)輸(shū)出功率很容易(yì)做到百瓦以(yǐ)上(shàng)，從而有實(shí)力(lì)級(jí)聯(lián)接駁倍頻晶體(tǐ)以(yǐ)及和頻晶體(tǐ)，達成(chéng)較(jiào)高功率的(dí)紫外(wài)乃(nǎi)至深紫外激(jī)光輸出，比如(rú)基於1064nm基(jī)頻輸出的(dí)DPSS激(jī)光(guāng)器，

接駁(bó)一級倍(bèi)頻晶體，則獲(huò)得(dé)532nm二(èr)倍頻輸出(chū)

接駁一級(jí)倍(bèi)頻晶(jīng)體加(jiā)一(yī)級和(hé)頻晶(jīng)體(tǐ)，則獲得355nm三倍頻(pín)輸出(chū)

接(jiē)駁兩級級(jí)聯的(dí)倍頻(pín)晶體(tǐ)，則(zé)獲得(dé)266nm四(sì)倍(bèi)頻(pín)輸(shū)出

接(jiē)駁一級(jí)倍頻(pín)晶(jīng)體(tǐ)加一級三倍(bèi)頻(pín)晶體，則(zé)獲(huò)得(dé)213nm五倍(bèi)頻(pín)輸出

對於全固態激光器，266nm甚至213nm的深(shēn)紫(zǐ)外輸出實(shí)驗室(shì)以做(zuò)到瓦(wǎ)級(jí)，商品化設備以(yǐ)百毫(háo)瓦(wǎ)級別(bié)為推(tuī)薦(jiàn)
。對(duì)於無圖(tú)型(xíng)晶圓檢(jiǎn)測(cè)應(yīng)用的(dí)激(jī)光(guāng)選型上，三個小(xiǎo)貼士(shì)：

1) 激(jī)光波長(cháng)越短(duǎn)，則(zé)可測缺陷(xiàn)最(zuì)小(xiǎo)尺度(dù)越(yuè)小，213nm/193nm在波長上相對(duì)有(yǒu)優(yōu)勢

2) 激光輸出波長越短，激光係(xì)統價格(gé)越(yuè)貴，激(jī)光輸出功率(shuài)越(yuè)低，特(tè)別(bié)是考(kǎo)慮到價格成(chéng)本上，266nm的(dí)數(shù)百(bǎi)毫瓦的(dí)全固態(tài)激光被(bèi)認(rèn)為是一(yī)個(gè)性價(jià)比較(jiào)高的選(xuǎn)擇
。

3) 對(duì)於深紫外(wài)激光器(qì)哪怕是百毫瓦(wǎ)量級的輸(shū)出(chū)，對於(yú)最後(hòu)一級紫(zǐ)外晶體而言，也是一個(gè)比較(jiào)沉重的負擔(dān)，通常(cháng)而(ér)言(yán)大(dà)致(zhì)幾百(bǎi)到(dào)一(yī)千小時的(dí)連續(xù)工(gōng)作(zuò)就(jiù)會(huì)產(chǎn)生(shēng)明(míng)顯的衰(shuāi)減，所以(yǐ)較高*的深紫外全(quán)固(gù)態激(jī)光器(qì)會(huì)在(zài)最後一級(jí)非(fēi)綫性晶體上(shàng)設(shè)計電動切換(huàn)裝置，在(zài)一個工作點(diǎn)即將(jiāng)到壽(shòu)命(mìng)時(shí)切換(huàn)到下一(yī)個工作點，以此(cǐ)保證(zhèng)上萬(wàn)工(gōng)作小時的(dí)壽(shòu)命
。後(hòu)續提及的三(sān)款266/213/193nm全固態(tài)激光(guāng)器均由此配置(zhì)
。

一. 推(tuī)薦激光(guāng)器：

1. 德(dé)國(guó)Crylas公(gōng)司 FQCW266nm深(shēn)紫外全固態(tài)激(jī)光器

2. 德國(guó)Xiton公司Impress 213nm深(shēn)紫(zǐ)外全(quán)固態(tài)激(jī)光器(qì)

3. 德國Xiton公(gōng)司Ixion 193nm深(shēn)紫外(wài)全固態激光(guāng)器

注(zhù)：此(cǐ)193nm全固(gù)態(tài)激光(guāng)器波(bō)長(cháng)短(duǎn)，輸(shū)出(chū)功(gōng)率較低，做(zuò)晶圓(yuán)檢測相對(duì)勉(miǎn)強，在半導體製程行(háng)業更適(shì)合(hé)於(yú)做(zuò)架構掩(yǎn)膜缺陷檢(jiǎn)測(cè)儀(yí)，深(shēn)紫(zǐ)外(wài)超(chāo)高精(jīng)度光(guāng)譜(pǔ)校準等(děng)工(gōng)作
。

激(jī)光量測設備對晶圓(yuán)檢測(cè)設(shè)備的輔助作用
。

1. 法國Physics 公司(sī)波前(qián)分(fēn)析儀

可(kě)用(yòng)於(yú)優(yōu)化與(yǔ)校準無(wú)圖形(xíng)晶圓缺陷檢測(cè)儀的光學係統（比如檢(jiǎn)測深紫(zǐ)外(wài)顯微(wēi)物鏡(jìng)以及深紫(zǐ)外(wài)光路(lù)係(xì)統），也(yě)可(kě)用於檢測與優(yōu)化(huà)深紫外激光照明指向(xiàng)不穩定度等(děng)應用(yòng)

法(fǎ)國Physics公司(sī)SiD4-UV-HR波(bō)前探(tàn)測器(qì)

2. 以(yǐ)色列(liè)Ophir公司(sī)激光(guāng)功率能量計：

激(jī)光功率(shuài)計是(shì)半(bàn)導體(tǐ)晶(jīng)圓檢(jiǎn)測(cè)設備激(jī)光器子(zǐ)部(bù)分的係(xì)統裝調(tiáo)與(yǔ)維護(hù)的(dí)常(cháng)用設備(bèi)，除此之外還有(yǒu)一(yī)些(xiē)妙(miào)用：即時(shí)監控(kòng)激(jī)光功(gōng)率自身的(dí)波動並(bìng)給出(chū)反(fǎn)饋(kuì)信號
。我們知(zhī)道，半(bàn)導體(tǐ)晶(jīng)圓檢(jiǎn)測(cè)設(shè)備傾向選(xuǎn)用噪聲低(dī)的激光(guāng)器作為(wéi)光源(yuán)，其實(shí)還(huán)有另(lìng)外(wài)一個(gè)方(fāng)式(shì)實時(shí)歸(guī)一化掉激光(guāng)器(qì)自(zì)身的噪音
。方(fāng)法(fǎ)很簡單，用一個經(jīng)過校(xiào)準的紫外(wài)激(jī)光分束(shù)器，采樣4%-5%的激光(guāng)功(gōng)率到激(jī)光(guāng)功(gōng)率探(tàn)頭(tóu)上，剩餘的94%-95%激(jī)光(guāng)功(gōng)率用於(yú)晶(jīng)圓(yuán)檢測(cè)
。經(jīng)過適(shì)當的軟(ruǎn)件處理，每個(gè)時刻(kè)的激(jī)光(guāng)功率波動都(dū)可(kě)以(yǐ)被(bèi)歸一化掉(diào)，以此降低整套係統(tǒng)的(dí)噪(zào)聲水平，提(tí)升(shēng)信(xìn)噪比(bǐ)
。

推薦配置(zhì)：

激(jī)光(guāng)功率(shuài)表頭(tóu)： VEGA多(duō)功(gōng)能(néng)激光功(gōng)率(shuài)能量計表頭，USB2.0接(jiē)口

激(jī)光功(gōng)率探頭1（激(jī)光維(wéi)護(hù)裝調用(yòng)）：3A 激光功率(shuài)探頭，0.19-20um, 10uW-3W測(cè)試(shì)範(fàn)圍(wéi)

激光功率探頭2（實(shí)時反饋(kuì)用）：PD300R-UV 激光功率(shuài)探頭，200-1100nm, 20pW-300mW測(cè)試(shì)範(fàn)圍

關(guān)於先鋒科(kē)技

先鋒(fēng)作為專業的(dí)科技(jì)產(chǎn)品(pǐn)代理(lǐ)，為您(nín)構建(jiàn)起(qǐ)全(quán)麵覆蓋(gài)光電領域的優質(zhì)設備矩陣——從iccd相(xiāng)機
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，固(gù)體(tǐ)激光器
，半導體(tǐ)激光器
，脈衝(chōng)激光器(qì)
，染料(liào)激(jī)光器等激光(guāng)核心(xīn)器件(jiàn)，到激光功率計(jì)
，激(jī)光(guāng)能量計
，激光波(bō)長(cháng)計
，光束質(zhì)量(liáng)分(fēn)析(xī)儀等激光測量(liáng)儀(yí)器(qì)；從(cóng)鎖相放大(dà)器(qì)
，殘餘氣體分析(xī)儀(yí)
，光(guāng)學斬波(bō)器
，棱(léng)鏡耦(ǒu)合儀(yí)等分(fēn)析設備(bèi)，到光電探測(cè)器(qì)
，光(guāng)電二(èr)極管
，氣體(tǐ)探測(cè)器
，紅外探(tàn)測(cè)器
，光電倍增管(guǎn)
，X光(guāng)管
，X射綫探測器(qì)等(děng)探測器件(jiàn)，再到色度計
，照度(dù)計
，光(guāng)譜輻(fú)射度(dù)計
，亮度計等(děng)光色測量(liáng)工具及(jí)積(jī)分球(qiú)
，像增強器
，前置放(fàng)大器(qì)等(děng)配套設備(bèi)，精準(zhǔn)適配科(kē)研實驗(yàn)
，光電研發
，精(jīng)密(mì)檢(jiǎn)測
，光譜(pǔ)分(fēn)析(xī)等多場(cháng)景的(dí)專(zhuān)業(yè)需(xū)求
。

這(zhè)些高(gāo)性能設(shè)備將為(wéi)您(nín)的(dí)項(xiàng)目提供(gōng)穩定(dìng)可靠的(dí)技(jì)術支持，助力突破(pò)研(yán)發瓶(píng)頸
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