Osservazione e misurazione di wafer di semiconduttori e progetti di circuiti integrati mediante microscopi
L'industria dei semiconduttori è stata oggetto di un'intensa concorrenza per la produzione di prodotti più piccoli e più funzionali, per il miglioramento della produttività e per la riduzione dei costi. In risposta a progetti sempre più piccoli e a wafer di diametro maggiore, continuano a essere richiesti controlli di qualità più avanzati e ispezioni R&D ancora più rapide.
Questa sezione presenta nuovi esempi di applicazione dell'ultimo microscopio digitale 4K di KEYENCE, che rende le ispezioni tradizionali nell'industria dei semiconduttori molto più avanzate ed efficienti.
- Wafer di diametro maggiore e nuovi requisiti
- Ispezione di wafer e progetti IC
- Soluzioni all'avanguardia per l'ispezione di wafer e progetti IC
- Osservazione di wafer in modalità Effetto ombra ottico 4K
- Osservazione e misurazione dei bordi dei wafer
- Osservazione e analisi dei difetti che si verificano nella lavorazione dei wafer
- Osservazione e misurazione della forma 3D di particelle estranee che aderiscono a un wafer
- Osservazione ad alta risoluzione di circuiti integrati
- Ispezione completa di circuiti integrati
- Misurazione 3D della forma dei circuiti integrati
- La Serie VHX, un nuovo potente partner nell'industria dei semiconduttori
Wafer di diametro maggiore e nuovi requisiti
I wafer sono indispensabili nella produzione di semiconduttori. Per essere utilizzati in dispositivi sempre più piccoli, i prodotti a semiconduttore devono essere più compatti, ma con funzionalità e qualità superiori. Per produrre efficacemente prodotti a valore aggiunto, molti produttori sono in competizione tra loro nelle aree della ricerca e dello sviluppo, dello sviluppo di tecnologie di produzione e del controllo di qualità.
Un esempio diffuso per aumentare la produttività è la produzione di wafer di silicio di diametro maggiore, in modo da produrre più chip da un singolo wafer. La produzione di wafer di diametro maggiore è stata studiata per molti anni per soddisfare vari requisiti, come la riduzione delle perdite dovute ai difetti, una maggiore planarità e costi inferiori. Per produrre wafer più grandi e più piatti, si ritiene che la lucidatura su due lati presenti dei vantaggi rispetto alla lucidatura su un solo lato, per cui i wafer lucidati su due lati con un diametro di 12 pollici sono i più prodotti. Negli ultimi anni sono apparsi wafer con un diametro superiore a 12 pollici e in futuro si prevede la produzione di wafer con un diametro di 15 pollici o addirittura superiore. Per garantire una qualità stabile di questi wafer e aumentare ulteriormente la produttività dei chip di circuiti integrati, è fondamentale una costante attività di ricerca e sviluppo.
Le tecnologie di modellazione dei circuiti più diffuse includono la serigrafia ad alta definizione, che stampa in modo efficiente modelli sufficientemente fini da essere utilizzati nei sistemi microelettromeccanici (MEMS), e il rivestimento a getto d'inchiostro, che consente di fabbricare in modo efficiente piccoli volumi di molti tipi di prodotti. Dal momento che questi componenti sono così critici, sono necessarie ispezioni e valutazioni avanzate.
Ispezione di wafer e progetti IC
Nella produzione di semiconduttori, anche i difetti più piccoli e le particelle estranee possono causare problemi di prestazioni. I wafer vengono comunemente trasferiti da caricatori e ispezionati con diversi strumenti, tra cui microscopi ottici e microscopi elettronici a scansione (SEM). Tuttavia, la forte concorrenza sul mercato e le caratteristiche sempre più ridotte hanno portato a un aumento della velocità e della precisione di ispezione.
Problemi con gli strumenti di osservazione tradizionali
- Microscopio ottico
- La risoluzione non è sufficientemente elevata per osservare piccoli elementi ad alto ingrandimento.
- L'ispezione di particelle estranee richiede molto tempo
- L'angolo di osservazione è fisso, il che rende impossibile osservare i bordi di un wafer.
- La misurazione non è supportata e quindi i target devono essere spostati su un altro dispositivo di ispezione e posizionati nuovamente per la misurazione, il che aumenta il numero di passaggi nella procedura di ispezione.
- Microscopio elettronico a scansione (SEM)
- Il campione deve essere preparato in una camera a vuoto.
- Si ottengono immagini monocromatiche che limitano le capacità di ispezione.
Soluzioni all'avanguardia per l'ispezione di wafer e progetti IC
Negli ultimi 20 anni, KEYENCE ha ripetutamente migliorato i suoi microscopi digitali grazie al feedback diretto dei clienti. L'ultima Serie VHX integra funzionalità migliorate e immagini 4K per superare i problemi riscontrati con i microscopi e i SEM tradizionali.
Questa sezione presenta alcuni esempi di ispezione di wafer e circuiti integrati utilizzando il microscopio digitale 4K Serie VHX. Tutti gli esempi qui presentati utilizzano una singola unità della Serie VHX.
Osservazione di wafer in modalità Effetto ombra ottico 4K
Grazie a un design specializzato che comprende un obiettivo HR ad alta risoluzione, un sensore immagini CMOS 4K e una tecnologia di illuminazione, il microscopio digitale 4K della Serie VHX ha realizzato un metodo di microscopia completamente nuovo, la “Modalità Effetto ombra ottico.”
Il metodo di variazione della luce multidirezionale analizza il contrasto dell'immagine acquisita con un'illuminazione diversa, consentendo agli operatori di rilevare sottili irregolarità su un target. Le immagini acquisite con la modalità Effetto ombra ottico rivaleggiano con quelle di un SEM, ma non richiedono la preparazione del campione.
Le informazioni sul colore possono essere sovrapposte all'immagine in modalità Effetto ombra ottico, consentendo la rappresentazione simultanea della superficie irregolare e delle informazioni sul colore.
Osservazione e misurazione dei bordi dei wafer
Il sistema di osservazione ad angolo libero del microscopio digitale 4K della Serie VHX consente l'osservazione inclinata dei bordi dei wafer.
L’ampia profondità di campo e la composizione della profondità in tempo reale consentono di ottenere immagini 4K chiare che mettono a fuoco l'intera superficie, i bordi e le aree difettose di un wafer anche ad alto ingrandimento.
L'immagine ingrandita ad alta risoluzione creata può essere utilizzata anche per misurazioni 2D estremamente accurate e per misurazioni 3D della forma e del profilo di aree con difetti. Queste misure consentono di completare le procedure in modo rapido e senza soluzione di continuità con un'unica unità.
Osservazione e analisi dei difetti che si verificano nella lavorazione dei wafer
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX ha una profondità di campo 20 volte superiore a quella dei microscopi tradizionali. Inoltre, la funzione di imaging ad alta gamma dinamica (HDR) acquisisce più immagini a velocità diverse dell'otturatore per ottenere un'immagine con elevata gradazione di colore e contrasto. È possibile analizzare difetti microscopici anche su superfici altamente riflettenti con poco contrasto.
l'imaging 3D consente di visualizzare la forma della superficie e di misurare i profili dei difetti presenti sulla superficie. Inoltre, gli strumenti di misurazione automatica dell'area consentono di misurare e segnalare rapidamente la fotomaschera, migliorando notevolmente l'efficienza del lavoro.
Osservazione e misurazione della forma 3D di particelle estranee che aderiscono a un wafer
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX supporta immagini ad alto ingrandimento, fino a 6000x. La funzione di area automatica consente di eseguire l'analisi della contaminazione con pochi clic. Dopo aver identificato le particelle estranee, è possibile scattare immagini 3D per comprenderne ulteriormente le dimensioni e la forma.
Osservazione ad alta risoluzione di circuiti integrati
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX è dotato di un obiettivo HR ad alta risoluzione e di un CMOS 4K per consentire immagini ad alta risoluzione. Nell'osservazione ad alto ingrandimento dei pattern IC con microscopi normali, in alcuni casi non è stato possibile ottenere immagini chiare a causa della risoluzione insufficiente. Con la Serie VHX è possibile osservare tali modelli microscopici di circuiti integrati con un'immagine 4K ad alta risoluzione.
Ispezione completa di circuiti integrati
L'obiettivo HR ad alta risoluzione e il revolver motorizzato del microscopio digitale 4K della Serie VHX consentono una funzione di zoom senza soluzione di continuità che passa automaticamente da un ingrandimento di 20x a uno di 6000x con operazioni intuitive.
Premendo un pulsante, lo stitching delle immagini ad alta velocità cattura automaticamente immagini 4K senza disallineamenti, fornendo un'immagine completamente a fuoco su un'ampia area. Con un semplice clic, gli operatori possono ingrandire le caratteristiche di interesse utilizzando il piatto XY completamente automatizzato.
Misurazione 3D della forma dei circuiti integrati
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX crea istantaneamente un'immagine 3D completamente focalizzata di un circuito integrato. Quando vengono visualizzate in 3D, le superfici del modello IC possono essere osservate liberamente da varie angolazioni.
La misurazione del profilo ad alta precisione può anche essere eseguita utilizzando i dati di altezza ottenuti, migliorando significativamente l'accuratezza dell'ispezione e l'efficienza del lavoro.
La Serie VHX, un nuovo potente partner nell'industria dei semiconduttori
Oltre alle funzioni qui presentate, il microscopio digitale 4K ad alta definizione della Serie VHX è dotato di molte altre funzioni utili per i siti di ricerca e sviluppo e di produzione. Per i wafer di semiconduttori e i circuiti integrati, una singola unità è in grado di identificare i difetti, acquisire immagini, eseguire misurazioni 2D e 3D e creare automaticamente i report.
Il controllo automatico avanzato e l'elaborazione delle immagini consentono anche ai principianti di acquisire rapidamente immagini in 4K chiare con semplici operazioni. Questo migliora notevolmente sia l'accuratezza dell'ispezione che la velocità del lavoro.
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