Что такое оборудование для контроля полупроводников?

Что такое оборудование для проверки полупроводников?

Оборудование для проверки полупроводников — это оборудование, которое проверяет пластины и полупроводниковые кристаллы на наличие дефектов в процессе производства полупроводников.

Основные процессы производства полупроводников включают в себя процесс производства фотошаблонов, который эквивалентен печатной форме, процесс производства пластин, который является основой полупроводников, фронт-энд процесс формирования тонких структур схем на пластинах с использованием фотошаблонов и бэк-энд процесс упаковки отдельных полупроводниковых чипов после формирования схемы. Если рассматривать детали, то можно увидеть сотни процессов.

В последние годы технология микропроизводства полупроводников достигла нанометрового диапазона (около 1/10 000 толщины человеческого волоса), и в то же время пластины стали больше в диаметре, так что из одной пластины можно производить несколько тысяч полупроводниковых чипов, содержащих миллиарды транзисторов.

Оборудование для инспекции чрезвычайно важно в процессе производства полупроводников, который может похвастаться такой высокой производительностью, что приводит к ранней отбраковке дефектных продуктов, снижению затрат и повышению качества и надежности. Критерии выбора оборудования для инспекции полупроводников должны учитывать диаметр пластины, используемый процесс и тип дефектов, которые необходимо обнаружить.

Использование оборудования для инспекции полупроводников

Оборудование для инспекции полупроводников используется на различных этапах процесса производства полупроводников.

Дефекты, которые необходимо обнаружить с помощью оборудования для контроля полупроводников, включают в себя искажения, трещины, царапины и посторонние вещества на фотошаблонах и пластинах, несовпадение рисунков схем, сформированных в ходе начального процесса, дефекты размеров, дефекты упаковки в ходе конечного процесса и многие другие случаи.

По этой причине необходимо выбирать подходящее оборудование и программное обеспечение для контроля полупроводников для каждого процесса, а автоматизация с использованием искусственного интеллекта и т. д. продвигается для ускорения проверок и сокращения рабочей силы.

Принцип работы оборудования для контроля полупроводников

Оборудование для контроля полупроводников состоит из измерительного оборудования, программного обеспечения для обработки измеренных данных и средств для выполнения соответствующих измерений.

В качестве измерительных приборов используются камеры высокого разрешения, электронные микроскопы и лазерные измерительные приборы. Программное обеспечение для обработки измеренных данных разрабатывается с использованием алгоритмов, которые являются специфическими для проверяемого процесса. Для обеспечения надлежащего измерения также необходимы устройства подавления вибрации и осветительные приборы. Ниже описаны технологии визуализации изображений, обработки изображений и классификации дефектов, которые являются центральными для оборудования для проверки полупроводников.

• Технология визуализации изображений
  Технология визуализации изображений измеряет дефекты, направляя лазерный луч на пластину, а затем обнаруживает рассеянный свет. Освещая мельчайшие неровности, можно обнаружить посторонние вещества и повреждения.
• Технология обработки изображений
  Технология обработки изображений — это технология, которая обнаруживает дефекты путем сравнения соседних шаблонов, используя тот факт, что шаблоны, сформированные на всех чипах на пластине, одинаковы. Она способна к высокоскоростной и широкомасштабной обработке.
• Технология классификации дефектов
  Технология классификации дефектов — это технология, которая после обнаружения дефекта классифицирует дефект и извлекает причину. Эта технология необходима для выявления и устранения причин дефектов.

Типы визуального контроля полупроводников

1. Визуальный контроль в процессе производства пластин и в процессе предварительной обработки

Пластины изготавливаются из полупроводникового сырья, такого как кремний, которое формируется в виде цилиндрических монокристаллических материалов, называемых слитками, нарезается до толщины около 1 мм и полируется на поверхности, с диаметром 12 дюймов (около 30 см) в наши дни.

Дефекты пластин включают в себя не только прилипшие инородные тела, но и поверхностные изъяны, трещины, неравномерную обработку и дефекты кристаллов на самой пластине и т. д. Обнаружение этих дефектов, в основном с помощью облучения лазерным лучом, представляет собой визуальный контроль в процессе производства пластин.

Процесс front-end протекает в состоянии пластины, и там возникают два основных типа дефектов, называемых случайными и систематическими. Случайные дефекты в основном вызваны присутствием посторонних веществ, но поскольку они случайны, их местоположение непредсказуемо. Поэтому случайные дефекты на пластинах обнаруживаются с помощью обработки изображений. С другой стороны, систематические дефекты — это дефекты, вызванные частицами, прилипшими к фотошаблону или условиям процесса экспонирования, например, к фотошаблону, и, как правило, возникают в одном и том же месте на каждом полупроводниковом кристалле, выстроенном на пластине.

2. Визуальный осмотр в процессе back-end

В процессе бэкэнда пластины разрезаются на отдельные чипы (резка), помещаются в смоляные или керамические корпуса и герметизируются путем соединения клемм на чипах с клеммами на корпусе (соединение проводов). Второй этап процесса в основном состоит из электрических проверок, но также включает визуальные проверки на предмет дефектов соединения проводов, дефектов печати номера детали и т. д.

Другая информация о визуальном осмотре полупроводников

1. Важность визуального осмотра полупроводников

В целом визуальные проверки в процессе производства часто направлены на проверку на наличие грязи, царапин и т. д., а в некоторых случаях не имеют ничего общего с функциональностью или производительностью продукта. Однако грязь, царапины и т. д. в производстве полупроводников — это не просто видимые проблемы; почти во всех случаях это проблемы, которые влияют на функциональность и производительность.

Полупроводники — это электронные устройства, и, как и другие электрические и электронные устройства, проводятся электрические проверки. Однако крайне сложно осмотреть все миллиарды транзисторов и проводку, которая их соединяет, и только визуальный осмотр может подтвердить такие вещи, как затворы транзисторов и детали проводки.

2. Точность визуального осмотра полупроводника

В полупроводниковых процессах на нанометровом уровне толщина одного провода и расстояние между соседними проводами составляют несколько нанометров.

Если здесь есть дефекты нанопорядка, они могут вызвать замыкания или обрывы проводов. Более того, даже если ширина проводки составляет 90% от проектного значения из-за дефекта в 1/10 размера, сопротивление и емкость проводки изменятся. Когда электрический ток протекает по этой проводке, происходит явление, называемое электромиграцией, при котором атомы металла перемещаются из-за движения электронов, что быстро истончает проводку и приводит к разрывам в течение короткого периода времени.

Таким образом, производство полупроводников требует визуальных проверок с чрезвычайно высокой точностью, и по мере дальнейшего развития технологии микропроизводства требуемая точность будет продолжать расти.