[发明专利]基于空芯光子晶体光纤的超连续谱激光光源及检测系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于空芯光子晶体光纤的超连续谱激光光源及检测系统，其包括飞秒激光器、泵浦耦合装置以及空芯光子晶体光纤；所述飞秒激光器用于生成具有飞秒脉冲的初始激光；所述泵浦耦合装置用于接收所述初始激光，并将所述初始激光耦合入所述空芯光子晶体光纤内；所述空芯光子晶体光纤用于对耦合进入其中的初始激光进行增益，以得到目标光束。本发明实施例通过产生稳定的、宽光谱的、高功率和高亮度的激光，且所生成的激光具有优异的单模光束质量和良好的方向性，以及可以与激光相媲美的亮度和空间相干性，可以满足集成电路制造工艺中缺陷特征尺寸越来越小以及高检测效率的要求。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及基于空芯光子晶体光纤的超连续谱激光光源及检测系统。

背景技术

在晶圆的制造过程中，化学气相沉淀、光学显影、化学机械研磨等不同的一系列制程会使晶圆表面产生不同的缺陷。在晶圆的缺陷种类中，无图案晶圆与图案晶圆是最常见的两种晶圆形式，而在具体的晶圆缺陷中，表面冗余物(颗粒，污染物等)、晶体缺陷(滑移线缺陷，堆垛层错)、划痕、图案缺漏等都是较为常见的晶圆缺陷。晶圆的缺陷检测贯穿在晶圆制造整个流程中，是保证制造良率的必要手段。

以光为探测源的晶圆缺陷检测系统分为明场检测系统和暗场检测系统。考虑宽带光源和窄带光源的比较，宽带检测系统使用一个高光强度的光源提供一系列不同的波长，而窄带检测系统则使用激光来产生单个波长。在明场检测系统中，利用反射光束来构造图像，微粒缺陷类型的信噪比在很大程度在取决于使用波长的不同，故多数制造商使用宽带明场检测系统，以便更加灵活地捕捉特定的缺陷类型，获得更好的检测灵敏度。对于暗场技术，激光源比宽带光源又更占上风，因为暗场窄带检测系统依靠反射束之外的散射光，激光源提供的更高强度对于在高速下捕捉强缺陷信号至关重要，高的激光功率可增加扫描速度以获得更高的产能。光源的选择，还涉及到缺陷检测的精度，一般来说光源波长越小，可聚焦成更细的束斑，可检测的精度越高。

随着集成电路制造工艺的不断进步，硅片的尺寸越来越大，产品的特征尺寸越來越小，产品对制造过程中的缺陷也越来越敏感。在这样的背景下，为了提高产品的良率和产能，业内对集成电路制造过程中的硅片缺陷检测与分析也提出了更高的要求。因此，具备高功率、高亮度、宽光谱等性能的光学检测系统是最佳选择。目前KLA-Tencor提出的由几十千瓦的近红外连续光泵浦的激光维持等离子技术(LSP)，相比于传统的电弧和脉冲激光驱动等离子源，拥有更高的亮度和输出功率。然而，随着泵浦功率的增加，LSP开始变得不稳定，对泵浦光的畸变、对流气流、激光功率的波段较为敏感，离子体的形状随之变大，位移发生改变，从而影响其检测的稳定性。

发明内容

本发明实施例提供一种基于空芯光子晶体光纤的超连续谱激光光源及检测系统，其能够产生稳定的、宽光谱的、高功率和高亮度的激光，且所生成的激光具有优异的单模光束质量和良好的方向性，以及可以与激光相媲美的亮度和空间相干性，满足了集成电路制造工艺中缺陷特征尺寸越来越小以及高检测效率的要求。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于空芯光子晶体光纤的超连续谱激光光源，其包括飞秒激光器、泵浦耦合装置以及空芯光子晶体光纤；

所述飞秒激光器用于生成具有飞秒脉冲的初始激光；

所述泵浦耦合装置用于接收所述初始激光，并将所述初始激光耦合入所述空芯光子晶体光纤内；

所述空芯光子晶体光纤用于对耦合进入其中的初始激光进行增益，以得到目标光束。

进一步地，所述飞秒激光器为产生脉宽范围小于900fs的初始激光的激光器。

进一步地，所述泵浦耦合装置包括耦合光纤、非球面透镜、光学棱镜组、耦合物镜、光学透镜阵列、全息漫反射器件和衍射光学器件中的任一个或者多个。

进一步地，所述空芯光子晶体光纤包括至少一条空芯光子晶体子光纤。