Observación y medición de obleas de semiconductores y diseños de circuitos integrados utilizando microscopios
En la industria de los semiconductores ha habido una intensa competencia para fabricar productos más pequeños y funcionales, mejorar la productividad y reducir los costos. En respuesta a los diseños cada vez más pequeños y a las obleas de mayor diámetro, se sigue requiriendo una garantía de calidad más avanzada y una I+D e inspección aún más rápidas.
En esta sección se presentan nuevos ejemplos de aplicación del último Microscopio Digital 4K de KEYENCE, que hace que las inspecciones convencionales en la industria de los semiconductores sean mucho más avanzadas y eficientes.
- Obleas de mayor diámetro y nuevos requisitos
- Inspección de obleas y diseños de CI
- Últimas soluciones para la inspección de obleas y diseños de CI
- Observación de obleas utilizando el modo óptico efecto de sombra 4K
- Observación y medición de los bordes de obleas
- Observación y análisis de los defectos que se producen en el procesamiento de obleas
- Observación y medición de la forma 3D de las partículas extrañas adheridas a una oblea
- Observación de alta resolución de circuitos integrados
- Inspección completa de circuitos integrados
- Medición de la forma 3D de circuitos integrados
- La Serie VHX, un nuevo y poderoso aliado en la industria de los semiconductores
Obleas de mayor diámetro y nuevos requisitos
Las obleas son indispensables en la fabricación de semiconductores. Para ser utilizados en dispositivos cada vez más pequeños, se requiere que los productos semiconductores sean más compactos, pero con mayor funcionalidad y calidad. Para fabricar productos de valor añadido de manera efectiva, muchos fabricantes compiten entre sí en las áreas de investigación y desarrollo, desarrollo de tecnologías de fabricación y control de calidad.
Un ejemplo popular para aumentar la productividad es la producción de obleas de silicio de mayor diámetro para producir más chips a partir de una sola oblea. La producción de obleas de mayor diámetro se ha estudiado durante muchos años para satisfacer diversos requisitos, como la reducción de pérdidas debido a defectos, mayor planicidad y menores costos. Para producir obleas más grandes y planas, se considera que el pulido de doble cara tiene ventajas sobre el pulido de una sola cara, por lo que las obleas pulidas de doble cara con un diámetro de 12 pulgadas son las más producidas. En los últimos años han aparecido obleas con un diámetro superior a 12 pulgadas, y se espera que en el futuro se produzcan obleas con un diámetro de 15 pulgadas o incluso mayor. Para garantizar una calidad estable de dichas obleas y aumentar aún más la productividad de los chips de CI, son cruciales la investigación y el desarrollo constantes.
Las tecnologías populares de creación de patrones de circuitos incluyen la serigrafía de alta definición, que imprime eficientemente patrones lo suficientemente finos como para ser utilizados en sistemas microelectromecánicos (MEMS), y el recubrimiento por inyección de tinta, que permite la fabricación eficiente en pequeños volúmenes de muchos tipos de productos. Debido a que estos componentes son tan críticos, se requiere una inspección y evaluación avanzadas.
Inspección de obleas y diseños de CI
En la fabricación de semiconductores, incluso los defectos más pequeños y las partículas extrañas pueden causar problemas de rendimiento. Las obleas se transfieren comúnmente mediante cargadores y se inspeccionan utilizando múltiples diferentes instrumentos, incluidos microscopios ópticos y microscopios electrónicos de barrido (SEM). Sin embargo, la feroz competencia en el mercado y las características cada vez más pequeñas han llevado a un aumento en la velocidad y precisión de la inspección.
Problemas con los instrumentos de observación convencionales
- Microscopio óptico
- La resolución no es lo suficientemente alta como para observar pequeñas características con grandes aumentos.
- La inspección de partículas extrañas requiere mucho tiempo
- El ángulo de observación es fijo, lo que hace imposible observar los bordes de una oblea.
- La medición no es compatible, por lo que los objetos deben trasladarse a otro dispositivo de inspección y colocarse nuevamente para la medición, lo que aumenta la cantidad de pasos en el procedimiento de inspección.
- Microscopio electrónico de barrido (SEM)
- La muestra debe someterse a una preparación de muestra en una cámara de vacío.
- Se obtienen imágenes monocromáticas, lo que limita la capacidad de inspección.
Últimas soluciones para la inspección de obleas y diseños de CI
Durante los últimos 20 años, KEYENCE ha mejorado repetidamente sus microscopios digitales gracias a los comentarios directos de sus clientes. La última Serie VHX utiliza una funcionalidad mejorada y la obtención de imágenes 4K para superar los problemas observados en los microscopios y SEM convencionales.
En esta sección se presentan ejemplos de inspección de obleas y circuitos integrados utilizando el Microscopio Digital 4K Serie VHX. Todos los ejemplos que se presentan aquí utilizan una sola unidad de la Serie VHX.
Observación de obleas utilizando el modo óptico efecto de sombra 4K
Gracias a un diseño especializado que incluye una lente HR de alta resolución, un sensor de imagen CMOS 4K y tecnología de iluminación, el Microscopio Digital 4K Serie VHX ha logrado un método de microscopía totalmente nuevo, el “Modo óptico efecto de sombra”.
El método de variación de iluminación multidireccional analiza el contraste en la imagen capturada con una iluminación variada, lo que les permite a los usuarios detectar irregularidades sutiles en un objeto. Las imágenes capturadas con el modo óptico efecto de sombra rivalizan con las de un SEM, pero no requieren la preparación de la muestra.
La información de color se puede superponer a la imagen del modo óptico efecto de sombra, lo que permite representar simultáneamente la superficie irregular y la información de color.
Observación y medición de los bordes de obleas
El sistema de observación de ángulo libre del Microscopio Digital 4K Serie VHX permite la observación inclinada de los bordes de las obleas.
La gran profundidad de campo y la composición de profundidad en tiempo real hacen posible obtener imágenes 4K nítidas que enfocan completamente toda la superficie, los bordes y las áreas defectuosas de una oblea, incluso con grandes aumentos.
La imagen con aumento de alta resolución creada también se puede utilizar para realizar mediciones 2D de alta precisión y mediciones de la forma 3D y de perfiles de las áreas defectuosas. Estas mediciones hacen posible completar los procedimientos de forma rápida y sin problemas con una sola unidad.
Observación y análisis de los defectos que se producen en el procesamiento de obleas
El Microscopio Digital 4K Serie VHX tiene una profundidad de campo 20 veces mayor que la de los microscopios convencionales. Además, su función de obtención de imágenes de alto rango dinámico (HDR) captura múltiples imágenes a diferentes velocidades de obturación para obtener una imagen con alta gradación de color y contraste. Los defectos microscópicos se pueden analizar incluso en superficies altamente reflectantes con poco contraste.
La obtención de imágenes en 3D permiten visualizar la forma de la superficie y medir los perfiles de los defectos en la superficie. Además, las herramientas de medición automática de áreas permiten medir e informar rápidamente sobre el fotoenmascaramiento, lo que mejora drásticamente la eficiencia del trabajo.
Observación y medición de la forma 3D de las partículas extrañas adheridas a una oblea
El Microscopio Digital 4K Serie VHX admite la obtención de imágenes con gran aumento, hasta 6000x. La función de área automática permite realizar el análisis de la contaminación con sólo unos pocos clics. Tras identificar las partículas extrañas, se pueden tomar imágenes 3D para comprender mejor su tamaño y forma.
Observación de alta resolución de circuitos integrados
El Microscopio Digital 4K Serie VHX está equipado con una lente HR de alta resolución y un CMOS 4K que permite obtener imágenes de alta resolución. En la observación con gran aumento de los patrones de CI utilizando microscopios normales, había casos en los que no se podían obtener imágenes nítidas debido a una resolución insuficiente. Con la Serie VHX, estos patrones microscópicos de CI se pueden observar con una imagen 4K de alta resolución.
Inspección completa de circuitos integrados
La lente HR de alta resolución y el revólver motorizado del Microscopio Digital 4K Serie VHX permiten una función de acercamiento continuo que cambia automáticamente las lentes de 20x a 6000x de aumento con operaciones intuitivas.
Con sólo pulsar un botón, el ensamble de imágenes de alta velocidad captura automáticamente imágenes 4K sin desalineación, proporcionando una imagen completamente enfocada en una gran área. Con un simple clic, los usuarios pueden ampliar las características de interés utilizando la plataforma XY totalmente automatizada.
Medición de la forma 3D de circuitos integrados
El Microscopio Digital 4K Serie VHX crea instantáneamente una imagen 3D completamente enfocada de un circuito integrado. Cuando se visualizan en 3D, las superficies de los patrones de CI se pueden observar libremente desde varios ángulos.
También se puede realizar una medición del perfil de alta precisión utilizando los datos de altura obtenidos, lo que mejora significativamente la precisión de la inspección y la eficiencia del trabajo.
La Serie VHX, un nuevo y poderoso aliado en la industria de los semiconductores
Además de las funciones presentadas aquí, el Microscopio Digital 4K de alta definición Serie VHX está equipado con muchas más funciones útiles para los centros de investigación y desarrollo y de fabricación. En el caso de las obleas de semiconductores y los circuitos integrados, una sola unidad es capaz de identificar defectos, capturar imágenes, realizar mediciones en 2D y 3D y crear informes automáticamente.
El control automático avanzado y el procesamiento de imágenes permiten que incluso los principiantes capturen imágenes 4K nítidas rápidamente con operaciones sencillas. Esto mejora drásticamente tanto la precisión de la inspección como la velocidad de trabajo.
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