Automatisierte Bildgebung für die Halbleiterinspektion

Die Prüfung von Halbleitern erfordert extreme Präzision und Zuverlässigkeit, denn schon kleinste Fehler können die Leistung des Chips beeinträchtigen.

Da die Merkmale der Wafer im Nanometerbereich gemessen werden, müssen die Prüfsysteme eine Genauigkeit im Submikrometerbereich, eine konstante Wiederholbarkeit und eine stabile Positionierung bieten.

Eine fortschrittliche Bildgebung in Verbindung mit einer Vibrationskontrolle ist für die effektive Erkennung von Fehlern unerlässlich. Die Automatisierung dieser Prozesse erhöht nicht nur die Genauigkeit, sondern verbessert auch die Effizienz, reduziert menschliche Fehler und erhöht den Durchsatz in der Großserienfertigung.

Es kann eine breite Palette von Bildgebungsverfahren eingesetzt werden. Einige Beispiele und Anwendungen sind:
 

Erkennen von Oberflächendefekten:

• Hellfeld- und Dunkelfeldmikroskopie
• Rasterkraftmikroskopie
• Konfokale Mikroskopie

Untersuchung der inneren Struktur der Wafer:

• Infrarot-Mikroskopie
• SWIR (Kurzwellen-Infrarot) Bildgebung

Herausforderungen für die Halbleiterinspektion

Präzise Abbildung von Wafern im Nanometerbereich ohne Geschwindigkeitseinbußen

Während die Details eines Halbleiterwafers klein sind, sind die Wafer selbst groß - bis zu 300 mm (12 Zoll) im Durchmesser. Das Bildgebungssystem muss die Probe schnell bewegen können, um den gesamten Bereich abzudecken, und gleichzeitig eine Auflösung im Sub-Nanometer-Bereich bieten.

Das Gewicht ist eine weitere Herausforderung. Für die Bildgebung werden die Wafer oft in Trägern, Kassetten, Vakuumspannvorrichtungen oder Gehäusen montiert, die zusätzliches Gewicht verursachen. Für die hochauflösende Bildgebung können einige Geräte - wie z. B. schwere Objektive - direkt auf dem Tisch montiert werden. Das Gesamtgewicht beträgt dann oft mehrere Kilogramm.
 

Prior Scientific Lösung:

ProScan H112 Motorisierter Tisch mit Queensgate WP120A Einachsiger Wafer-Piezotisch

Der WP120A Piezotisch von Queensgate für 300 mm Wafer, hat einen Z-Achsen-Verfahrweg von 120 µm und eine Wiederholbarkeit von 5,5 nm. Er ist kompatibel mit dem motorisierten Großformat-Tisch H112 von Prior, der einen XY-Verfahrweg von 302 mm hat. Der H112 verfügt über eine        2 mm-Kugelumlaufspindel für mehr Geschwindigkeit und die Intelligent Scanning Technology (IST) für mehr Linearität und Genauigkeit.

Hochbelastbare, hochpräzise Piezotische von Queensgate

Die NPS-X-60D, NPS-X-100D und NPS-Z-250B sind hochbelastbare Piezotische zur Nanopositionierung. Wenn sie für die vertikale Bewegung (Z-Achse) konfiguriert sind, positionieren und halten sie präzise die schweren optischen Baugruppen, die für die Halbleiterprüfung verwendet werden.

Die Flexure Festkörpergelenkführungen und die rauscharmen kapazitiven Sensoren sorgen für präzise Positionierung und Stabilität.

Erfahren Sie mehr über Queensgate Lösungen für die Halbleiter- und Festplatteninspektion.

OpenStand-L: Großformatige Mikroskopie-Plattform von Prior Scientific

Da jede Halbleiterfabrik einzigartig ist, wird oft ein komplettes, maßgeschneidertes Inspektionssystem benötigt. Der OpenStand-L ist modular aufgebaut und kompatibel mit den motorisierten Tischen und anderen Komponenten von Prior, den Piezo-Nanopositioniertischen von Queensgate und einer Vielzahl von Drittanbieter-Integrationen.

Scharfe Schärfe auf der gesamten Wafer-Oberfläche beibehalten

Siliziumwafer sind nicht perfekt flach und können sowohl innerhalb des Wafers als auch aufgrund von Erhebungen in der Strukturierung Dickenunterschiede aufweisen. Die Bildgebungssysteme müssen während der Inspektion ständig neu fokussieren, was den gesamten Prozess verlangsamen kann.

Prior Scientific Lösung:

PureFocus850 und PureFocus690 Laser-Autofokus-Systeme

PureFocus passt sich in Echtzeit an unebene Oberflächen oder ungleichmäßige Reflektivitäten an - wie z.B. die Oberfläche eines Siliziumwafers. Der Linienmodus des PureFocus sorgt für Stabilität bei industriellen Proben, indem er den Fokus über das gesamte Sichtfeld mittelt.

Durch die Erkennung von Grenzflächen wird die richtige voreingestellte Oberfläche anvisiert, wenn die Probe mehrere reflektierende Schichten aufweist, was zeitaufwändige Neukalibrierungen überflüssig macht.

FALLSTUDIE: Schnelles Scannen von Siliziumkarbid-Wafern mit dem PureFocus 850 Autofocus von Prior Scientific

Umweltfaktoren können die Messstabilität beeinträchtigen

Die Inspektion erfolgt oft unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen - zum Beispiel im Vakuum - um Verunreinigungen zu verhindern und optische Verzerrungen zu verringern. Temperaturschwankungen wirken sich auf die Materialien aus, daher ist es wichtig, Nanopositionierungsprodukte mit geringer Wärmeausdehnung zu wählen. Eine wirksame Vibrationskontrolle ist ebenfalls von Bedeutung.

Prior Scientific Lösung:

Viele Piezotische für die Nanopositionierung von Queensgate sind für den Betrieb unter UHV-Bedingungen ausgelegt. Sowohl der Queensgate NPS-XYP-250Q 300 mm Wafer Mask Alignment Stage als auch der WP120A Wafertisch arbeiten im Hochvakuum und haben eine geringe thermische Ausdehnung, wodurch sie für eine Vielzahl von Halbleiteranwendungen geeignet sind.

Passive Vibrationskontrolle an Arbeitsplätzen und optischen Tischen.

Kinetic Systems bietet Vibrationskontrolle für Automatisierungs- und Prüfgeräte an. Neben Standard-Arbeitsplätzen und Kontrollplattformen entwickelt das Unternehmen gemeinsam mit seinen Kunden maßgeschneiderte Produkte für spezielle Anwendungen in der Halbleiterindustrie.