晶圆检测

半导体晶圆检测关键连续波深紫外激光光源研制

徐国锋,王正平,王树贤,武 奎,梁 飞,路大治,张怀金,于浩海

(山东大学晶体材料研究院,晶体材料国家重点实验室,济南　250100)

深紫外激光是半导体领域的关键光源。 基于非线性频率变换的全固态深紫外激光具有结构紧凑、价格 低廉等优势,有广泛需求。 受限于晶体非线性系数较线性介电常数小数个数量级,深紫外激光通常以具有高 峰值(千瓦级)的脉冲形式获得,连续波深紫外激光效率较低,其实用化极其困难。 高峰值的紫外激光通常 会对半导体表面及内部产生损伤,限制了半导体晶圆缺陷等装备的应用和发展。 当前,晶圆检测用关键瓦级 连续波深紫外激光器制备技术被国外极少数几家企业高度垄断,我国相关研究和产业化技术急需发展。

在我国多个项目的持续支持下,基于前期研究,山东大学晶体材料国家重点实验室于浩海教授、张怀金 教授相关团队提出了瓦级连续波深紫外激光器设计方案,并解决了稳定性、高效输出及紫外损伤的系列工程 化难题,研制出国内首台瓦级连续波深紫外激光器整机(见图1),激光波长为261nm,功率波动RMS<1%,达到 实用化要求,稳定性等关键指标达到国际文献报道最优水平。 与国外高度垄断的266 nm激光器相比,该激 光器具有结构更紧凑、波长更短、效率更高、分辨率更高等优势,填补了国内市场空白,为我国晶圆检测装备 的全国产化自主研发奠定了关键光源基础。 同时,针对SiC、GaN等宽禁带半导体的检测需求,也研制出了 瓦级320nm连续波深紫外激光器整机(见图2),可服务于我国第三代半导体产业的高速发展。 目前,上述成果的核心技术已转让到有维光电有限公司,着力开展批量化生产。