Was ist das Linienlaserelement für die Waferinspektion?

In der Halbleiterindustrie stellen extrem kleine Oberflächendefekte und Partikel ein großes Problem dar, die die Ausbeute verringern und die Produktionszeit und -kosten verschlingen können. Daher ist die Erkennung von Defekten und Verunreinigungen auf Halbleiterwaferoberflächen von entscheidender Bedeutung, eine Herausforderung, mit der viele Kunden in der Halbleitermessindustrie konfrontiert sind. Eine der schnellen und kostengünstigen Methoden zur Inspektion von Waferoberflächen ist die Verwendung von Laserlinienbeleuchtung und Dunkel-/Hellfeldmikroskopie zur Erkennung von Defekten, typischerweise unter 100 nm bei tiefen ultravioletten (DUV) Wellenlängen. Bei dieser Methode zeigt Holoor, dass sich der Wafer dreht, wenn die Linie radial gescannt wird, wodurch ein großer Abtastbereich des Wafers entsteht, was die Scanzeit verkürzen kann. Da die meisten Ultraviolett- und Tief-Ultraviolett-Laser kein Linienausgangsprofil haben, aLinienlaserelementwird häufig verwendet, um den Laser in eine Linienform zu bringen.

Anforderungen für den Einsatz optischer Linienlaserelemente bei der Halbleiterwaferinspektion

Die Anforderungen für die Erkennung von Waferdefekten mithilfe von Laserlinien im tiefen ultravioletten Wellenlängenbereich sind sehr streng – oft müssen es sehr lange Linien (> 10 mm) sein, während die Laserlinie erhalten bleibt. 10 µm schmale Breite und ausgezeichnete Gleichmäßigkeit. Für die Dunkelfeldmikroskopie muss die Laserlinie in einem streifenden Winkel auf den Wafer projiziert werden und dabei über eine sehr lange Linienlänge scharf fokussiert bleiben. Solche Linien können in der Regel nicht durch ein einzelnes optisches Beugungselement, beispielsweise einen linearen Homogenisator, erreicht werden, da sie bei einem Single-Mode-Laser Flecken erzeugen, während ein Multimode-Laser bei einer angemessenen Fokustiefe nicht auf eine enge Linie fokussieren kann.

Diese Art von Leistung erfordert die hochpräzise Strahlformungsoptik von Holoor, um Laserlinien mit der gewünschten Kantenklarheit, Gleichmäßigkeit, Breite und Länge zu erzeugen. Diese Präzision lässt sich häufig durch diffraktive Optiken oder Freiformoptiken erreichen.

Strahlformungsverfahren zur Erkennung von Waferdefekten

Die hohen Anforderungen an lineare Lasermodule zeigen, dass es mehrere Lösungsmöglichkeiten für die Herausforderungen der Strahlformung gibt, die alle diffraktive oder freiformbrechende Optiksysteme mit Mehrkomponentenkomponenten erfordern.

Für typische Fälle mit Linienlängen im 10-20mm-Bereich bietet ein Single-Mode-Tief-Ultraviolett-Laser ausreichend Leistung für die Erkennung. Diese Situation erfordert eine flache Strahlformung mit mehreren Elementen, wobei das erste Element Linien erzeugt und das letzte Element im System einer diffraktiven optischen Linse ähnelt, die zum Kollimieren der Linien und zum Fokussieren auf die schnelle und langsame Achse verwendet wird. Bei sehr langen Linien sind es meist >50mm, Singlemode-DUV-Laser haben selten eine hohe Laserleistung. Daher muss ein Multimode-Laser verwendet werden, der eine M2-Transformation erfordert, um auf die schmale Linie zu fokussieren. Dies kann durch die Kombination von Beugungslösungen wie Leanline mit Linienhomogenisatoren erreicht werden, um eine gute Gleichmäßigkeit zu erzielen. Mit Laserstrahlteilern können diffraktive optische Elemente eingesetzt werden, um Brennlinien gleicher Intensität zu erzeugen. Die Linie wird zum Scannen entlang eines radialen Pfads im Wafer verwendet und ermöglicht so eine hochauflösende Defekterkennung bei geringerer Laserleistung. Dies geht mit einer Verlangsamung der Scangeschwindigkeit einher, da der jeweils abgebildete Bereich deutlich kleiner ist.

Vorteile bei der Verwendung als wichtiges Formungselement in Inline-Laserelementen. Beugungsoptiken bieten mehrere entscheidende Vorteile bei der Formung eines Lasers in eine Linie (oder Linien) für anspruchsvolle Anwendungen wie die Wafermessung:

1. Beugungsoptische Elemente weisen eine nahezu absolute Winkelgenauigkeit auf – dies ist entscheidend, wenn präzise Abstände gemessen werden müssen, beispielsweise in Präzisionsmessanwendungen.

2. Diffraktive optische Elemente haben eine hohe LDT (Schadensschwelle) und Doe-optische Elemente sind in der Regel flache Elemente, sodass sie direkt in Mehrkomponentensysteme integriert werden können.

3.DOE-optische Elemente können mehrere Funktionen auf einer einzigen Oberfläche kombinieren. Beispielsweise kann ein Laserlinienteiler in Kombination mit einem Liniendiffusor verwendet werden, um mehrere Linien zu erzeugen und so eine mehrkanalige Defekterkennung zu ermöglichen (wodurch Pixel in einem linearen Detektor ohne tiefe ultraviolette Beleuchtung „ruhen“ können).

4. Laserstrahlformungsoptiken, die auf diffraktiven optischen Elementen basieren, haben eine sehr geringe thermische Empfindlichkeit, fast keine thermische Linse, selbst eine leichte Defokussierung beeinträchtigt die Leistung und eignet sich daher besonders für die Formung schmaler Laserlinien.

Frage und Antwort:

1. Wie können Linienlaserkomponenten zur Waferdefekterkennung eingesetzt werden?

Bei der Waferinspektion werden tiefe ultraviolette Strahlen oder Punktlinien als Beleuchtungsquellen verwendet, um eine Auflösung zu erreichen. 100 nm hochauflösende Hell- oder Dunkelfeldmikroskopie. Die Erzeugung der Linie erfolgt durch ein Linienlaserelement oder einen Laserlinienteiler.

2. Was sind die Herausforderungen der Laserlinienformung bei der Waferinspektion?

Messtechnische Anwendungen wie die Erkennung von Waferdefekten erfordern in der Regel eine sehr gleichmäßige Längsachsenfestigkeit (> 10 mm). 10 µm schmale Linie zur Aufrechterhaltung einer hohen Fehlererkennungsauflösung. Außerdem sind scharfe Kanten erforderlich, und in der Dunkelfeldmikroskopie müssen die Linien außerdem in einem hohen Streifwinkel projiziert werden, ohne dass dabei der scharfe Fokus verloren geht.

3. Welche Strahlformungsmethoden werden zur Waferdefekterkennung eingesetzt?

Ein typischer linearer Punkt ist ein Mehrkomponentensystem, das eine flache, kollimierte schmale Linie erzeugt, die auf die Oberfläche fokussiert ist. Alternativ kann ein Lasersplitter eine Lichtlinie erzeugen, die dann beim Drehen des Wafers radial abgetastet werden kann. Längere Linien erfordern eine höhere Laserleistung, die nur mit Multimode-Lasern erreicht werden kann. Daher umfasst das optische Element eines Laserliniengenerators normalerweise eine M2-Umwandlungskomponente, die es ermöglicht, die Linie auf einer Achse genau zu fokussieren und sie auf der zweiten Achse gleichmäßiger zu machen, gefolgt von einem Liniennivellierungsblatt und einem fokussierenden optischen Element.

4. Welche Vorteile haben diffraktive optische Komponenten gegenüber linearen Lasermodulen?

Das Beugungslinienlasermodul bietet nahezu absolute Winkelgenauigkeit, ein wichtiger Parameter, der zur Stabilisierung des Messprozesses erforderlich ist. Sie verfügen außerdem über flache, hohe Zerstörschwellen und die Möglichkeit, mehrere Optiken auf einer einzigen Oberfläche zu integrieren, was sie ideal für Mehrkomponentensysteme macht, die mit Hochleistungs-DUVs arbeiten.

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