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 neueste Digitalmikroskop von KEYENCE vorgestellt, mit dem Prüfungen in der Halbleiterindustrie wesentlich fortschrittlicher und effizienter werden.

Betrachtung und Messung von Halbleiterwafern und IC-Designs mit Mikroskopen

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. Um Mehrwertprodukte effektiv herzustellen, stehen viele Hersteller in den Bereichen F&E, Entwicklung von Fertigungstechnologien und Qualitätskontrolle im Wettbewerb zueinander.

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 gehören der hochauflösende Siebdruck, mit dem effizient so feine Muster gedruckt werden können, dass sie in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) verwendet werden können, und die Tintenstrahlbeschichtung (Inkjet-Druck), die 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.

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 verbessert. Die neuesten Technologien haben eine bedeutende Weiterentwicklung der Digitalmikroskope von KEYENCE bewirkt, deren Ergebnis das neueste Digitalmikroskop der Modellreihe VHX ist.

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 Beleuchtungstechnologien kombiniert, wurde mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX eine vollkommen neue Mikroskopiemethode entwickelt.
Die Methode der Beleuchtungsvariation aus verschiedenen Richtungen analysiert den Kontrast der Aufnahme, welche bei unterschiedlicher Beleuchtung aufgenommen wurde, wodurch kleinste Unregelmäßigkeiten auf einem Objekt erkennbar sind. Selbst kleinste Unregelmäßigkeiten auf einem Wafer können präzise betrachtet werden.

Die Echtfarbeninformationen werden über der Aufnahme im optischen Schatteneffekt-Modus eingeblendet, um die gleichzeitige Darstellung ungleichmäßiger Oberflächen- und Echtfarbeninformationen zu ermöglichen. Bilder mit Höhenfarben sind leichter zu interpretieren.

Aufnahme mit optischem Schatteneffekt-Modus einer Waferoberfläche mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Normal (1500x)
Ohne optischen Schatteneffekt-Modus (1500x)
Bild mit optischen Schatteneffekt-Modus (1500x)
Aufnahme 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 Bildaufnahmen können auch zur hochpräzisen 2D-Messung, 3D-Form- und Profilmessung von fehlerhaften Bereichen verwendet werden. Mit diesen Messungen können Abläufe schnell und einfach mit nur einem Gerät erledigt werden.

Betrachtung und Messung von Waferkanten
Betrachtung und 2D-Messung einer Waferkante mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung einer Kante mit hoher Vergrößerung
Betrachtung einer Kante mit hoher Vergrößerung
2D-Messung einer Kante
2D-Messung einer Kante
Betrachtung und 3D-Messung einer fehlerhaften Waferkante mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Betrachtung einer fehlerhaften Kante aus der Schräge (Bilder mit hoher/geringer Vergrößerung, 3D-Form- und Profilmessung)
Betrachtung einer fehlerhaften Kante aus der Schräge (Aufnahmen mit hoher/geringer Vergrößerung, 3D-Form- und Profilmessung)

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, sind nicht viele Aufnahmen 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.

Analyse einer fehlerhaften Schutzbeschichtung mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Links: normal / rechts: HDR-Bildaufnahme
Links: ohne HDR / rechts: HDR-Bildaufnahme
Strukturprüfung, Höhenfarbanzeige und 3D-Formmessung anhand einer 3D-Bildaufnahme
Strukturprüfung, Höhenfarbanzeige und 3D-Formmessung anhand einer 3D-Bildaufnahme
Strukturprüfung, Höhenfarbanzeige und 3D-Formmessung anhand einer 3D-Bildaufnahme
Automatische Flächenmessung der Fotomaskierung
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 hochpräzise 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 Mikroskop durchführen. Darüber hinaus ermöglichen die automatische Flächenmessung und Zählfunktion eine automatische Restschmutzanalyse.

Profilmessung eines Fremdpartikels mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Profilmessung eines an einem Wafer haftenden Fremdpartikels
Profilmessung eines an einem Wafer haftenden Fremdpartikels

Für weitere Informationen zur Modellreihe VHX und ihrer Produktpalette klicken Sie bitte auf die unten angezeigte Schaltfläche, um die Broschüre herunterzuladen.
Für Informationen zu anderen Produkten und separaten Systemen können Sie sich gerne an KEYENCE wenden, indem Sie auf die nachfolgende Schaltfläche „Kontakt / Anfragen“ klicken.

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.

Betrachtung von IC-Mustern mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
Links: konventionelles Mikroskop / rechts: hochauflösendes Bild mit der Modellreihe VHX (3000x)
Links: Vorgängermodell / rechts: hochauflösende Aufnahme mit der Modellreihe VHX (3000x)

Gesamtbildbetrachtung und vergrößerte 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 von 20- bis 6000-facher Vergrößerung 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. Sie können kleinste Unregelmäßigkeiten auf IC-Mustern auf einer hochauflösenden Aufnahme mit hoher Vergrößerung betrachten und gleichzeitig die Stelle verfolgen, auf die Sie schauen.
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
Gesamtbildbetrachtung von IC-Mustern
Betrachtung mit hoher Vergrößerung von IC-Mustern
Betrachtung mit hoher Vergrößerung von IC-Mustern

3D-Formmessung von IC-Mustern

Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX erzeugt sofort 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 mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX
3D-Darstellung eines IC-Musters
3D-Darstellung eines IC-Musters

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 Gerät Fehler identifizieren, Bilder 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 verbessert sowohl die Prüfgenauigkeit als auch das Arbeitstempo 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.