本项目创新性地将具有完全自主知识产权的“振幅-相位-偏振-频率四元调制”成像技术与高速位移、一体化采样测量技术相结合,提出了新的工业测量和半导体量测解决方案并开发对应的原理样机,实现多类工业产品的高速、高精度几何物理量、光学物理量测量。
本项目发展了混合二元光栅集成干涉方案,并通过自主研发的高精度对准技术、高鲁棒性光场重构算法、高稳定性系统误差矫正等多项核心技术,开发高度集成化的、可见光波段系统纳米成像与检测设备,几何量测量精度达到纳米量级,采样速度达到目前业界最高量级(可进一步提升)。项目团队根据多年在工业测量和集成电路前道量测的研究成果,成功开发出高灵敏度、宽光谱、消色差、高动态范围的波场相机、薄膜测量仪、微区间三维测量仪等多种创新技术与原型系统,能实现对反射式,透射式样件的高速、高分辨率、高精度量测,可满足多种样件实时场景的量测。与此同时,本项目创新性地提出基于衍射相位与光强结合的新技术路线,不依赖于高亮度等离子体光源等卡脖子核心零部件,通过与高速位移扫描系统的深度结合,并基于自主开发的高性能相场测头、高速缺陷检测算法、时频同步抽样采集等多项关键技术,实现对光刻过程、刻蚀过程等多个集成电路制造工艺步骤中缺陷的高速、高精度、高鲁棒性缺陷检测。
本项目产品量测精度高,应用范围广,可模块化设计,快速安装,与国外同类别竞争对手产品相比,性价比高,拥有核心自主知识产权,可有效避免“卡脖子”难题。同时,核心测头可以单独销售,既能应用在半导体量测环节,也可以拓展到大工业测量场景。
图1 本项目四项核心产品
1.高速高分辨波场相机:基于自主设计的二元混合衍射-干涉光栅模组及配套的高效波场重构算法,大幅提升光场采样分辨率、灵敏度和动态范围,在像方采样分辨率上达到目前国际最高的19.5微米量级,未来可进一步提升至6微米以内。
2.高速晶圆缺陷检测技术:基于自主开发的宽光谱、多模态衍射成像显微系统,实现反射式、透射式样件的高速、高分辨率、高精度缺陷检测,检测灵敏度目前已实现目前业界最高的1/45波长量级。
3.集成式光学量检测技术:通过将自主开发的多通道光学散射/衍射测量头与高精度位移台原位集成,实现高速薄膜厚度、纳米量级三维形貌测量,大幅缩短量测与检测时间;
4.面向IC测量的AI深度学习算法:基于卷积神经网路,开发高速缺 陷分类识别与结构尺寸映射算法包。
本产品系列可广泛用于光学制造、汽车工业、半导体制造、消费电子零组件制造、显微成像、太阳能光伏、显示面板、堆叠器件、精密金属件制造等泛工业领域中。
已有样品/样机。
项目团队现已完成产品导入测试验证,主要验证了光刻掩膜中的系统缺陷检测,光刻掩膜中随机缺陷检测,微透镜三维尺寸测量和光子芯片器件三位形貌测量等。与华工激光,上海传芯半导体和瑞士SUSS 等公司合作,研发了多款产品样机。同时自主开发了与系统匹配的测量软件,实现整个量测过程的可视化及数智化。
本项目产品可广泛应用在微结构的3D形貌测量、激光准直、光学元件表征、光波导结构测量等领域,同时在光学制造、消费电子生产、航空航天、生物医疗检测和新能源检测等多个领域有着广泛的应用。此外,部分技术进一步装备化后,可应用在集成电路晶圆图形化缺陷在线检测和膜厚测量领域。直接和间接的市场规模预计在200亿以上。年度复合增长率超过10%。
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