Digitalmikroskope
Betrachtung und Messung von Halbleiterwafern und IC-Designs mit Mikroskopen
Wichtige Punkte
- Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX wird in der Halbleiterindustrie eingesetzt, um der Forderung nach kleineren Designs und größeren Waferdurchmessern mit effizienter Qualitätssicherung und Prüfung zu begegnen.
- Dank des optischen Schatteneffekt-Modus können selbst kleinste Unregelmäßigkeiten und Defekte auf Waferoberflächen präzise visualisiert werden.
- Das System ermöglicht dank hoher Tiefenschärfe und Tiefenzusammensetzung die vollständig fokussierte Betrachtung und präzise 2D- und 3D-Messung von Waferkanten und mikroskopischen Defekten.
- Durch Funktionen wie HDR und 3D-Bildgebung können Defekte auf stark reflektierenden Oberflächen schnell analysiert werden. Eine automatische Flächenmessung verbessert die Arbeitseffizienz erheblich.
- Die Modellreihe VHX bietet einen nahtlosen Zoom (5x bis 6000x), eine automatische Bildzusammensetzung und ermöglicht selbst unerfahrenen Anwendern eine schnelle, hochauflösende Erfassung von IC-Mustern.
In der Halbleiterindustrie herrscht ein intensiver Wettbewerb, um kleinere und funktionellere Produkte herzustellen, die Produktivität zu verbessern und die Kosten zu senken. Als Reaktion auf immer kleinere Designs und größere Waferdurchmesser sind eine anspruchsvolle Qualitätssicherung und eine noch schnellere Entwicklung und Prüfung erforderlich.
In diesem Abschnitt werden neue Anwendungsbeispiele für das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX vorgestellt, mit welchem Prüfungen in der Halbleiterindustrie zeitsparender und effizienter gelöst werden können.
Größere Waferdurchmesser und neue Anforderungen
Wafer sind für die Herstellung von Halbleitern unverzichtbar. Um in immer kleineren Geräten eingesetzt werden zu können, müssen die Halbleiterprodukte kompakter sein, jedoch eine höhere Funktionalität und Qualität aufweisen.
Ein bekanntes Beispiel zur Steigerung der Produktivität ist die Herstellung von Siliziumwafern mit größerem Durchmesser, um viele Chips aus einem einzigen Wafer zu fertigen. Die Herstellung von Wafern mit größerem Durchmesser wird seit vielen Jahren untersucht, um verschiedene Anforderungen zu erfüllen, wie z. B. geringere Verluste durch Defekte, höhere Ebenheit und niedrigere Kosten. Zur Herstellung größerer und flacherer Wafer wird das doppelseitige Polieren als vorteilhaft gegenüber dem einseitigen Polieren angesehen, und so werden meist doppelseitig polierte Wafer mit einem Durchmesser von 12 Zoll hergestellt. Seit einigen Jahren gibt es Wafer mit einem Durchmesser von mehr als 12 Zoll, und es wird erwartet, dass in Zukunft Wafer mit einem Durchmesser von 15 Zoll oder noch größer hergestellt werden. Um eine stabile Qualität derartiger Wafer zu gewährleisten und die Produktivität von IC-Chips weiter zu steigern, ist eine konstante Forschung und Entwicklung entscheidend.
Zu den weit verbreiteten Technologien für die Schaltungsstruktur zählt unter anderem der hochauflösende Siebdruck. Dieser ermöglicht das effiziente Drucken so feiner Muster, dass sie in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) verwendet werden können. Außerdem gibt es die Tintenstrahlbeschichtung (Inkjet-Druck), welche eine effiziente Kleinserienfertigung vieler Produkttypen und ein schnelles Prototyping und Prüfen mittels einer Strukturierungstechnik mit Tinte anstelle von Fotomaskierung ermöglicht. Vor diesem Hintergrund ist eine genauere und schnellere Betrachtung, Prüfung und Auswertung erforderlich.
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Neueste Lösungen für die Prüfung von Wafern und IC-Designs
Mit dem Ziel, eine stets moderne Betrachtungsumgebung zu schaffen, hat KEYENCE seine Digitalmikroskope in den letzten 30 Jahren immer wieder anhand von Kundenrückmeldungen und den Bedürfnissen der Anwender entsprechend, verbessert. Die neuesten Technologien haben eine bedeutende Weiterentwicklung der Digitalmikroskope von KEYENCE bewirkt.
In diesem Abschnitt werden Beispiele für die Prüfung von Wafern und IC-Designs mit der Modellreihe VHX vorgestellt, die eine Betrachtung und Analyse mit hoher Vergrößerung und klaren, hochauflösenden Aufnahmen ermöglicht, sowie verschiedene Prüfungen einschließlich 2D- und 3D-Messungen und automatischer Flächenmessung.
Betrachtung von Wafern mit dem optischen Schatteneffekt-Modus
Durch ein spezielles Design, welches hochauflösende Objektive, einen 4K-CMOS-Bilderfassungssensor und innovative Beleuchtungstechnologien kombiniert, wurde mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX eine vollkommen neue Mikroskopiemethode entwickelt.
Diese Methode, der optische Schatteneffekt-Modus, nutzt eine Beleuchtungsvariation aus verschiedenen Richtungen, um den Kontrast der Aufnahme zu analysieren. Dadurch können selbst feinste Oberflächenstrukturen auf einem Wafer präzise betrachtet werden.
Die Echtfarbeninformationen werden über der Aufnahme im optischen Schatteneffekt-Modus eingeblendet, um die gleichzeitige Darstellung ungleichmäßiger Oberflächen- und Echtfarbeninformationen zu ermöglichen. Auch eine Höhenfarbendarstellung ist möglich, um Aufnahmen noch einfacher zu interpretieren.
Aufnahme im optischen Schatteneffekt-Modus einer Waferoberfläche mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Ohne optischen Schatteneffekt-Modus (1500x)
Mit optischem Schatteneffekt-Modus (1500x)
Betrachtung und Messung von Waferkanten
Das System zur Betrachtung aus jedem beliebigen Winkel des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX ermöglicht eine Betrachtung von Waferkanten aus der Schräge.
Dank der hohen Tiefenschärfe und der Tiefenzusammensetzung in Echtzeit können hochauflösende Aufnahmen erstellt werden, bei denen der gesamte Bereich, einschließlich der Waferkanten, auch bei hohen Vergrößerungen vollständig fokussiert ist.
Die Aufnahmen können auch zur präzisen 2D-Messung sowie 3D-Form- und Profilmessung von fehlerhaften Bereichen verwendet werden.
Betrachtung und 2D-Messung einer Waferkante mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung einer Kante mit hoher Vergrößerung
2D-Messung einer Kante
Betrachtung einer fehlerhaften Kante aus der Schräge (Aufnahmen mit hoher/geringer Vergrößerung, 3D-Form- und Profilmessung)
Betrachtung und 3D-Messung einer fehlerhaften Waferkante mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung und Analyse von Fehlern bei der Waferbearbeitung
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX verfügt über eine hohe Tiefenschärfe. Die HDR-Funktion (High Dynamic Range) erfasst mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten, um eine Aufnahme mit hoher Farbabstufung und hohem Kontrast zu erhalten. Mikroskopische Defekte können einfach und schnell analysiert werden, selbst auf stark reflektierenden Messobjekten, die fast keinen Kontrast aufweisen.
Dank der 3D-Bildgebung, die eine 3D-Formmessung ermöglicht, ist nur eine Aufnahme erforderlich. Anhand der Höhenfarben kann der Anwender Messwerte der Topographie des Defekts erhalten und analysieren. Darüber hinaus kann mit der automatischen Flächenmessung die Fotomaskierung gemessen und Messwerte sowie ein Histogramm der gemessenen Fläche angezeigt werden, wodurch die Arbeitseffizienz erheblich verbessert wird.
Links: ohne HDR / rechts: mit HDR
Analyse einer fehlerhaften Schutzbeschichtung mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Strukturprüfung, Höhenfarbanzeige und 3D-Formmessung anhand einer 3D-Aufnahme
Automatische Flächenmessung der Fotomaskierung
Betrachtung und 3D-Formmessung von an einem Wafer haftenden Fremdpartikeln
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX unterstützt hohe Vergrößerungen bis zu 6000x und ermöglicht so hochauflösende Aufnahmen. Diese ermöglichen, direkt aus der stark vergrößerten Betrachtung, eine präzise 3D-Formvermessung von an einem Wafer haftenden Fremdpartikeln. Die Profilmessung ist auch auf dem gewünschten Querschnitt des Fremdkörpers möglich. Auf diese Weise kann der Anwender die Arbeitsschritte von der weiterführenden Betrachtung bis zur Messung mit nur einem System durchführen. Darüber hinaus ermöglichen die Funktionen zur automatischen Flächenmessung und -zählung eine schnelle und einfache Restschmutzanalyse.
Profilmessung eines an einem Wafer haftenden Fremdpartikels
Profilmessung eines Fremdpartikels mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Hochauflösende Betrachtung von IC-Mustern
Dank der hochauflösenden Objektive und einem 4K-CMOS-Sensor ermöglicht das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX hochauflösende Aufnahmen mit hoher Tiefenschärfe. Mikroskopische IC-Designs können so dank hochauflösender Aufnahmen betrachtet werden.
Links: Vorgängermodell / rechts: hochauflösende Aufnahme mit der Modellreihe VHX (3000x)
Betrachtung von IC-Mustern mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung von IC-Mustern
Das hochauflösende Objektiv und der motorisierte Revolver des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX ermöglichen eine nahtlose Zoomfunktion, die mit intuitiver Bedienung automatisch zwischen Objektiven mit einer Vergrößerung von 5x bis 6000x wechselt.
Die Modellreihe VHX verfügt außerdem über eine Tiefenzusammensetzung in Echtzeit, die stets eine tiefenscharfe, hochauflösende Aufnahme liefert, unabhängig davon, welchen Bereich der Anwender betrachtet. Auf einem Übersichtsbild des Objekts können Anwender einfach den Bereich anklicken, den sie betrachten möchten. Der Objekttisch wird dann automatisch an die ausgewählte Position verfahren und die Tiefenzusammensetzung wird durchgeführt. So können kleinste Unregelmäßigkeiten auf IC-Mustern mit einer hochauflösenden Aufnahme mit hoher Vergrößerung betrachtet und gleichzeitig auf dem Objekt lokalisiert werden.
Zudem werden mit der Bildzusammensetzungsfunktion der Modellreihe VHX Bilddaten aus verschiedenen Sichtfeldern schnell und ohne Versatz zu einem tiefenscharfen Bild mit bis zu 50.000 x 50.000 Pixeln zusammengefügt.
Gesamtbetrachtung und Betrachtung mit hoher Vergrößerung von IC-Mustern mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Gesamtbildbetrachtung von IC-Mustern
Betrachtung von IC-Mustern mit hoher Vergrößerung
3D-Formmessung von IC-Mustern
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX ermöglicht eine tiefenscharfe Aufnahme von IC-Mustern mit unregelmäßigen Oberflächen, indem es mehrere Bilder mit unterschiedlichen Fokuspositionen zusammensetzt. In der 3D-Darstellung können die Flächen solcher IC-Musterflächen aus verschiedenen Winkeln frei betrachtet werden.
Mit den gewonnenen Höhendaten kann auch eine präzise Profilmessung durchgeführt werden, was die Prüfgenauigkeit und Arbeitseffizienz deutlich verbessert.
3D-Darstellung eines IC-Musters
3D-Darstellung eines IC-Musters mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Die Modellreihe VHX – ein neuer leistungsstarker Partner in der Halbleiterindustrie
Zusätzlich zu den hier vorgestellten Funktionen verfügt das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX über viele weitere nützliche Funktionen für Forschung und Entwicklung. Für Halbleiterwafer und integrierte Schaltungen kann ein einziges System Fehler identifizieren, hochauflösende Aufnahmen erfassen, 2D- und 3D-Messungen durchführen und automatisch Berichte erstellen.
Die automatische Steuerung und Bildverarbeitung ermöglichen auch unerfahrenen Anwendern, klare Aufnahmen einfach und schnell zu erfassen. Dies optimiert sowohl die Prüfgenauigkeit als auch den erforderlichen Zeitaufwand erheblich.
Für weitere Informationen zur Modellreihe VHX klicken Sie bitte auf die unten angezeigte Schaltfläche, um die Broschüre herunterzuladen. Für Anfragen klicken Sie bitte auf die entsprechende Schaltfläche, um KEYENCE zu kontaktieren.
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