用于晶片检测的激光线发生器光学元件
为什么激光线发生器光学元件在晶圆检测中非常有用？
在半导体产业中，极小的表面缺陷和颗粒是一个备受关注的问题，会降低产量，耗费生产商的时间和金钱。因此，检测半导体晶片表面的缺陷和污染至关重要，这是半导体计量行业中众多Holo/Or客户面临的挑战。在晶圆表面检测中，有一种快速且经济有效的方法，即通过使用激光线照明和暗视场/明视场显微镜来检测缺陷，通常在 Depp UV （DUV）波长下检测亚100纳米尺度下的缺陷。通过采用这种方法，将晶片旋转，同时沿径向对激光线进行扫描，提供晶片的大面积采样，从而减少扫描时间。由于大多数紫外线和深紫外激光器并不具有激光线输出轮廓，所以通常使用激光线发生器光学元件将激光整形为激光光束
半导体晶圆检测中所使用的激光线发生器光学元件有哪些要求？
使用DUV波长的激光线进行晶片缺陷检测，要求非常严格，通常必须生成很长的激光线（> 10mm），同时保持线内< 10 μm的窄幅和良好的均匀性。对于暗场显微镜，需要以掠射角将射线投射到晶片上，同时在较大的激光线长度上仍然保持紧聚焦。通常无法通过单个衍射光学元件（如激光线扩散器）生成这种激光线，因为它们会对单模激光器产生散斑，而多模激光器不能聚焦到具有合理聚焦深度的紧线上。
这种类型的性能要求采用高精度的激光束整形光学元件，创建一条具有所需边缘锐度、均匀性、宽度和长度的激光线。这种精度通常可以通过衍射光学元件或自由形式的光学元件来实现。
晶片缺陷检测中的激光束整形方法
激光线发生器光学元件要求严格，提出了若干种可能的解决方案，以解决光束整形行业面临的挑战，所有这些方法都要求采用衍射或自由形式折射光学的多元件系统。
- 对于在10-20毫米长度范围内激光线的典型情况，单模DUV激光器可提供足够的能量来进行探测。在这种情况下，需要进行多元件平顶光束整形，其中，系统中的第一个元件产生激光线，而类似于衍射光学透镜的最后一个元件则用于准直激光线，进行快轴和慢轴方向的聚焦。
- 对于通常大于50毫米的特别长的激光线，很少使用具有高激光功率的单模DUV激光器。因此，必须使用多模激光器，需要M2因子变换才能聚焦到一条窄线上。这可以通过衍射解决方案来实现，例如LeanLine，与激光线漫射器结合，以产生良好的均匀性。
- 或者，可以使用激光线分束器衍射光学元件，产生强度相等的焦点线。该焦点线沿径向对晶片进行扫描，以较低的激光功率实现高分辨率的缺陷检测。比较权衡的方法是降低扫描速度，因为在任意给定时间内成像的区域明显变小。
作为激光线发生器光学元件中的关键整形元件，DOE光学元件的优势
针对晶片计量等要求严格的应用，衍射光学元件在将激光整形为一条激光线（或多条激光线）时具有以下几大关键优势：
- 衍射光学元件几乎具有绝对角度精度，在需要测量精确的距离时至关重要，例如在精密的计量应用中。
- 衍射光学元件具有很高的LDT，而DOE光学元件通常为平板元件，因此可以非常容易地集成到多元件系统。
- DOE光学元件可以在单一表面上结合多种功能。例如，激光线分束器可以与激光线扩散器结合，生成多条激光线，从而实现多轨道缺陷检测（允许在没有DUV照明的情况下，线性检测器中的像素 “休息”）。
- 基于衍射光学元件的激光束整形光学元件具有非常低的热灵敏度，几乎没有热透镜效应，因此即使轻微散焦影响性能，也特别适合窄线整形。
我们，Holo/Or公司，在激光线发生器光学元件晶片检测和计量方面拥有多年的经验。如有需求请与我们联系，我们非常高兴为您提供支持。
TL;DR-问答摘要
问：在晶片缺陷检测中，如何使用激光线发生器？
答：在晶片检测中，使用一道 DUV 线束或一列斑点作为照明光源，以启用分辨率小于100纳米的高分辨率明场或暗场显微镜。通过激光线发生器或激光线分束器产生这条激光线。
问：在晶片检测激光线整形方面，面临着哪些挑战？
答：晶片缺陷检测等计量应用要求沿长轴方向具有非常均匀的强度，长度可能超过10毫米，同时通常需要< 10微米的窄线，以保持较高的缺陷检测分辨率。还需要锐利的边缘，在暗场显微镜中，激光线还需要以高掠射角进行投射，同时仍然保持其紧密的焦点。
问：晶片缺陷检测中使用什么光束整形方法？
答：对于典型的激光线，多元件系统用于生成平顶、准直的激光线，该激光线狭窄地聚焦在表面上。或者，激光线分束器可以产生一列光斑，然后在旋转晶片的同时沿径向方向对于这些光斑进行扫描。更长的激光线需要更高的功率水平，只能通过多模激光器才能实现，因此激光线发生器光学元件通常包括一个M2变换部件，该部件允许激光线在一个轴上紧密聚焦，同时使其在第二个轴上更加均匀，还包括一个激光线漫射器和聚焦光学元件。
问：对于激光线发生器，衍射光学元件有什么优势？
衍射光束整形器几乎具有绝对角度精度，这是任何稳定计量过程的关键参数。它们也是平面的，具有较高的激光损伤阈值，并且可以在单个表面上结合多种光学功能，成为采用高功率DUV运作的多元件系统的理想选择。
