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大连力迪流体控制技术有限公司

Lumatec 380系列液芯光纤在晶圆明场检测设备中的应用

日期:2025/06/17

一、晶圆明场检测的光学需求

晶圆表面缺陷检测需高强度均匀照明以识别微米级划痕、颗粒污染及图形畸变。传统石英光纤束因光传输效率低(约30%-40%填充率)和端面散射问题,易导致:

照明均匀性不足(±15%以上)

紫外波段透射率衰减(<50%@340nm)

频繁弯折引发光纤断裂

二、Lumatec液芯光纤核心技术突破

1. 革命性传输结构


2. 380系列关键参数(依据附图校准)

参数

3mm芯径

5mm芯径

检测应用价值

光谱范围

340-800 nm

340-800 nm

覆盖紫外缺陷激发至可见光成像

出光角度

72°

72°

实现晶圆全表面无死角照明

传输距离

30 m

30 m

灵活布局检测设备

紫外透射率

>85%@340 nm

>85%@340 nm

提升微颗粒散射信噪比

光强均匀性

±3%

±3%

消除检测图像伪影

长期工作温度

-5℃ ~ +35℃

-5℃ ~ +35℃

适配洁净室恒温环境

三、在晶圆检测中的核心优势

1. 超高传输效率

液态芯层折射率匹配液(n=1.46)实现全反射临界角<28°

340nm紫外透射率>85%,支持DUV缺陷检测(如193nm光刻胶残留)

红外截止特性(800nm后锐降)避免晶圆热损伤

2. 无与伦比的可靠性

抗弯折寿命:10万次弯曲(曲径R=50mm)无衰减
(石英束<5000次即断裂)

防漏液设计:多层聚合物管壁+激光焊接端头,通过ISO Class 5洁净度认证

3.    精准光场控制

72°匀光角适配明场检测物镜NA=0.4-0.6

环形光导选件可实现多角度照明,增强边缘缺陷对比度

 

、实测性能对比(某12英寸晶圆厂数据)

检测指标

石英光纤束

380系列液芯光纤

提升效果

0.2μm颗粒捕获率

78.2%

95.6%

+22.3%

划伤识别一致性

±15%

±5%

波动降低67%

紫外照明强度

42 mW/cm²

68 mW/cm²

+62%

维护周期

3个月

18个月

延长6倍

、应用案例:明场缺陷检测系统升级

问题背景
某半导体厂0.13μm工艺线,石英束照明导致线宽测量误差超±8%

解决方案:

替换为Lumatec 380-5mm液芯光纤(长度8m)

终端加装72°匀光透镜

光源升级为300W氙灯

结果:

线宽量测一致性提升至±1.5%

缺陷检测节拍从120片/小时提升至180片/小时

年维护成本降低37万美元

 

、使用限制与应对措施

限制因素

技术对策

温度敏感性

集成热电冷却器(TEC)控温±1℃

不可切割定制

预置标准长度+快速连接器方案

端面清洁要求

配套自动干冰清洗模块

八、总结

Lumatec 380系列液芯光纤通过液态全反射通道突破传统光学局限,成为晶圆明场检测的理想选择:

340nm紫外高透射——激活微缺陷光学响应

100%填充率——消除照明暗区

72°精准出光——匹配高NA物镜景深

30米柔性传输——重构设备空间布局

建议在以下场景优先选用:
✅ 45nm以下制程的DUV检测
✅ 300mm晶圆全域扫描系统
✅ 在线式高速检测设备(>150wafers/hour)

选型提示:

3mm芯径:适用于局部高分辨率检测(光斑直径<5mm)

5mm芯径:推荐用于整片晶圆快速扫描