目录

前言：

1. 光束的聚焦能力

1.1 概述

1.2 光束的聚焦能力用什么指标来标识？

1. 光束质量因子（M²因子）

2. 衍射极限倍数（β因子）

3. 斯特列尔比（Strehl Ratio）

4. 远场发散角

5. 聚焦光斑尺寸

2. 减少衍射效应，增强粒子性

2.1 概述

2.2 衍射效应原理

3. 增加表面扩散率

4. 光束的稳定性

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前言：

为什么晶圆缺陷检测精度越高，所需要的光源的波长越短？

检测精度越高，所需要的光源的波长越短，这主要基于以下几个原因：

1. 光束的聚焦能力

1.1 概述

较短的波长可以产生更细致的光束，这有助于提高光束的聚焦能力。在激光应用中，光束的聚焦能力直接影响到定位的精确性。较短的波长光束在传播过程中能够更好地保持其方向性和强度，减少光束的扩散和散射现象，从而使得光束能够更精确地照射到目标位置。

1.2 光束的聚焦能力用什么指标来标识？

光束的聚焦能力通常用多个指标来标识，这些指标能够反映光束在聚焦过程中的性能和特点。以下是一些主要的标识指标：

1. 光束质量因子（M²因子）

• 定义：光束质量因子M²是量化光束质量的一个常用参数，它定义为光束参数乘积（即光束束腰处的光束半径与远场光束发散角的乘积）除以具有相同波长的衍射受限高斯光束的相应乘积。
• 意义：M²因子的低值意味着高光束质量，即光束能够更紧密地聚焦。高光束质量的光束具有平滑的波前和横过光束轮廓的强相位相关性，使得用透镜聚焦光束时能够获得波前为平面的焦点。

2. 衍射极限倍数（β因子）

• 定义：衍射极限倍数β又称为光束质量因子β，定义为被测实际光束远场发散角与理想光束远场发散角的比值。
• 意义：β值越小，光束质量越高。它主要适用于评价刚从激光器谐振腔发射出的激光束，能较合理地评价近场光束质量。但需注意，β因子需要与测量光学系统的参数无关，以真实反映光束质量。

3. 斯特列尔比（Strehl Ratio）

• 定义：斯特列尔比S定义为实际光束轴上的远场峰值光强与具有同样功率、位相均匀的理想光束轴上的峰值光强之比。
• 意义：斯特列尔比反映了远场轴上的峰光强，取决于波前误差，能较好地反映光束波前畸变对光束质量的影响。实际光束的S值越接近1，则光束质量越好。

4. 远场发散角

• 定义：远场发散角是描述光束在远离光源处发散快慢的物理量。
• 意义：虽然单独用远场发散角来评价光束质量可能不够全面，但它仍然是衡量光束聚焦能力的一个重要指标。远场发散角小的光束，其聚焦后的光斑尺寸也相对较小。

5. 聚焦光斑尺寸

• 定义：聚焦光斑尺寸是指光束经过聚焦系统后，在焦点处形成的光斑大小。
• 意义：聚焦光斑尺寸是衡量光束聚焦能力的一个直观指标。光斑尺寸越小，说明光束的聚焦能力越强。

综上所述，光束的聚焦能力可以通过光束质量因子M²、衍射极限倍数β、斯特列尔比S、远场发散角以及聚焦光斑尺寸等多个指标来标识。这些指标在不同的应用场景下具有不同的重要性和适用性。

2. 减少衍射效应，增强粒子性

2.1 概述

衍射是光波在遇到障碍物或通过小孔时发生的弯曲和扩散现象。

较长的波长更容易发生衍射，导致光束在传播过程中变得模糊和分散，从而降低检测精度。

较短的波长则能够减少衍射效应，保持光束的清晰度和方向性，进而提高检测精度。

2.2 衍射效应原理

衍射效应是波动在传播过程中遇到障碍物或通过孔洞时发生的一种物理现象。当光波（或其他类型的波，如声波、水波等）遇到障碍物或通过孔洞时，它们会绕过障碍物或通过孔洞继续传播，并在障碍物后面或孔洞周围形成波前弯曲和扩散的现象，这就是衍射效应。

在光学中，衍射效应是光波遇到障碍物或通过小孔时产生的弯曲和扩散现象。衍射效应的大小取决于多个因素，包括光波的波长、障碍物的尺寸和形状、孔洞的大小和形状，以及观察者与障碍物或孔洞之间的距离等。

衍射效应在光学、声学、电磁学等领域都有广泛的应用。在光学中，衍射效应被用于制造各种光学元件，如衍射光栅、透镜、全息图等。这些元件利用衍射效应来控制和改变光波的传播方向和相位，从而实现各种光学功能。

在晶圆缺陷检测中，衍射效应是一个需要考虑的重要因素。由于晶圆表面可能存在微小的缺陷，这些缺陷会对光波产生衍射效应，导致光波的传播方向和相位发生变化。通过检测这些变化，可以识别和定位晶圆表面的缺陷。然而，为了提高检测的精度，需要选择波长较短的光源来减少衍射效应的影响，使得光波能够更准确地照射到目标位置并反映晶圆表面的真实情况。

总之，衍射效应是波动在传播过程中遇到障碍物或通过孔洞时产生的一种物理现象，它在光学、声学、电磁学等领域都有广泛的应用。在晶圆缺陷检测中，衍射效应是一个需要考虑的重要因素，通过选择适当的光源和检测技术来减少其影响，可以提高检测的精度和可靠性。

3. 增加表面扩散率

虽然波长越长，对物体的穿透力越强，但在许多高精度检测应用中，我们更关心的是光束对物质表面的扩散率。

较短的波长在物质表面上的扩散率较大，这意味着光束能够更均匀地覆盖目标区域，减少因光束不均匀而导致的检测误差。表面不均匀造成的影响越大。

4. 光束的稳定性

对于高精度检测来说，光源的稳定性至关重要。较短的波长光源通常具有更高光束稳定性和可控性，能够更好地满足高精度检测的需求。此外，随着激光技术的发展，短波长激光器的制造工艺和性能也在不断提升，进一步提高了其在高精度检测领域的应用价值。

综上所述，检测精度越高，所需要的光源的波长越短，这主要是因为较短的波长能够产生更细致、更聚焦的光束，减少衍射效应和检测误差，同时提高光源的稳定性和可控性。这些因素共同作用，使得短波长光源成为高精度检测领域的理想选择。