晶圆检测设备(如KLA的Surfscan系列)中,DUV光源的稳定性直接决定了微小缺陷的检出率。所谓的“电路控制”在这一领域通常不单独存在,而是与光路控制、晶体保护、信号同步紧密结合。
以下是几项核心专利及其技术解析:
1. 核心光源控制与保护电路(KLA科磊)
KLA在DUV光源控制方面拥有深厚的专利布局,其核心在于通过电路和算法控制来延长光学晶体的寿命并稳定光输出。
- 专利号:US9151940B2 / US9525265B2
- 技术点:峰值功率控制与脉冲倍增
- 电路逻辑:这两项专利涉及“脉冲倍增器”和“重复率倍增器”的电路设计。在SP7等高端机型中,为了匹配5nm及以下制程的检测需求,电路需要精确控制激光的峰值功率。通过电路调节脉冲的重复频率,不仅能提升检测速度,还能防止因单脉冲能量过高而损伤光学元件。
- 专利号:US9413134B2 / US9250178B2
- 技术点:晶体退火与缺陷钝化控制
- 电路逻辑:DUV光源通常使用非线性晶体(如CLBO)进行频率变换。这些专利描述了一种通过电路控制晶体温度和环境(如加热、退火循环)的方法,以“钝化”晶体缺陷。这本质上是一个闭环温控电路系统,确保晶体在长时间高功率工作下不发生性能退化。
- 专利号:US9318311B2 / US9927094B2
- 技术点:气流稳定与气体端口选通
- 电路逻辑:虽然涉及气流,但其背后是精密的电磁阀控制电路。通过电路精确控制气体的流动和过滤(如阻挡短波光),维持激光维持等离子体(LPP)光源的稳定性。
2. 探测器信号同步与控制电路(上海孛璞半导体)
除了光源本身,检测端的信号采集电路同样关键,特别是涉及到高速扫描时的同步问题。
- 专利号:CN117289641A
- 名称:信号同步控制电路和光芯片的晶圆测试系统
- 申请人:上海孛璞半导体技术有限公司
- 技术点:多维信号同步
- 电路逻辑:该专利公开了一种包含控制模块、通信端口和脉冲信号输出端口的电路。其核心在于实时接收反馈信号并发送脉冲触发信号。在晶圆高速移动扫描时,该电路能确保光强耦合的扫描信号与机械移动(光纤平移台)严格同步,减少累计误差,提高二维光强检测的精度。
3. 辅助光学系统的电路控制(江苏三米科思)
在DUV检测系统中,辅助的自动聚焦和恒温系统也需要专门的电路控制来保证光路稳定。
- 专利号:CN219xxxxxx (相关实用新型)
- 名称:一种恒温系统
- 申请人:江苏三米科思半导体设备有限公司
- 技术点:精密温控电路
- 电路逻辑:涉及一种包含控制模块、热交换机构和风量调节机构的电路。由于DUV光学元件对温度极其敏感,该电路通过控制热交换和风量,将腔室温度维持在设定值,避免温度骤变影响检测精度。
- 专利号:CN11xxxxxx (相关发明)
- 名称:图形晶圆缺陷检测的自动聚焦系统及聚焦方法
- 技术点:光路调制控制
- 电路逻辑:控制入射光调制组件,使其在晶圆上成像并获取离焦量。电路需处理返回光信号,驱动镜组移动以实现同轴自动聚焦,确保DUV物镜始终处于最佳焦深范围内。
总结:技术演进路线
从上述专利可以看出,晶圆检测中DUV光源的电路控制技术正在经历以下演进:
| 技术阶段 | 控制重点 | 典型专利特征 |
|---|---|---|
| 早期 (SP1/SP2) | 基础光路架构 | 简单的明/暗场切换,基础电源控制 |
| 中期 (SP3/SP5) | 气流与晶体保护 | 引入气流稳定电路 (US9927094B2)、晶体环境控制 |
| 先进 (SP7/SP7XP) | 峰值功率与连续波 | 脉冲倍增控制 (US9151940B2)、连续波光源稳定性、高速信号同步 (CN117289641A) |
建议:如果你正在进行相关研发,建议重点研读US9151940B2(关于脉冲控制)和CN117289641A(关于信号同步),前者代表了光源核心的功率控制逻辑,后者代表了检测端的信号处理逻辑。