Lumatec 380系列液芯光纤在晶圆明场检测设备中的应用

Lumatec 380系列液芯光纤在晶圆明场检测设备中的应用

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

 

四、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

五、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

 

六、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