克服“自動(dòng)對(duì)焦”難題,助攻半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)

時(shí)間:2023-06-02

來(lái)源:雅科貝思精密機(jī)電(上海)有限公司

導(dǎo)語(yǔ):芯片生產(chǎn)包含近千道工序。為了保證芯片的生產(chǎn)質(zhì)量和穩(wěn)定性,在每一道工序中,檢測(cè)是不可或缺的環(huán)節(jié)。隨著需求的不斷增加,半導(dǎo)體工藝技術(shù)的同步迭代升級(jí),芯片正朝著更先進(jìn)的制程、更高的集成度、更精密的特征尺寸和更復(fù)雜的設(shè)計(jì)的方向演變,同時(shí),這使得芯片的缺陷尺寸要求越來(lái)越高,檢測(cè)工藝更具有挑戰(zhàn)性。

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  芯片生產(chǎn)包含近千道工序。為了保證芯片的生產(chǎn)質(zhì)量和穩(wěn)定性,在每一道工序中,檢測(cè)是不可或缺的環(huán)節(jié)。隨著需求的不斷增加,半導(dǎo)體工藝技術(shù)的同步迭代升級(jí),芯片正朝著更先進(jìn)的制程、更高的集成度、更精密的特征尺寸和更復(fù)雜的設(shè)計(jì)的方向演變,同時(shí),這使得芯片的缺陷尺寸要求越來(lái)越高,檢測(cè)工藝更具有挑戰(zhàn)性。如今的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備,要求能檢測(cè)到納米級(jí)別的缺陷并盡可能在更早的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)識(shí)別出。

  視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備

  典型的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備包括用于承載晶圓的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)(相機(jī))在內(nèi)的分系統(tǒng)。晶圓的被測(cè)位置需要時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)相機(jī)的焦點(diǎn)。檢測(cè)時(shí),受到平臺(tái)二維平面度和晶圓翹曲的影響,運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)調(diào)節(jié)相機(jī)和晶圓的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)聚焦,這便是自動(dòng)對(duì)焦。

  自動(dòng)對(duì)焦的方式

  自動(dòng)對(duì)焦的方式有很多種,這里我們主要介紹以下兩種典型的自動(dòng)對(duì)焦模式。

  ? 被動(dòng)尋焦

  這種對(duì)焦方式更準(zhǔn)確的描述應(yīng)當(dāng)為尋焦。由于對(duì)焦方向未知,晶圓在相機(jī)焦距附近以一定速度運(yùn)動(dòng)的同時(shí),相機(jī)持續(xù)拍攝連續(xù)的圖像(類似于核磁共振切片)。上位機(jī)在找到最清晰圖像后指令晶圓運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置(如圖1)。這種對(duì)焦方式對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的最小步進(jìn)和重復(fù)定位精度有著一定的要求。但由于尋焦的工藝特性,其產(chǎn)率往往不高。

半導(dǎo)體

圖1:被動(dòng)尋焦示意圖

  ? 主動(dòng)對(duì)焦

  主動(dòng)對(duì)焦是指在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行XY向運(yùn)動(dòng)時(shí),實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)物鏡和晶圓的距離(h)以保持最佳的聚焦(如圖2)。距離(h)信息需要通過(guò)mapping或前饋輸入給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),并指令Z向的執(zhí)行器。這有助于提高機(jī)器的產(chǎn)率。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能提出了挑戰(zhàn)。

半導(dǎo)體

圖2:主動(dòng)尋焦示意圖

  OUR SOLUTIONS

  雅科貝思解決方案

  雅科貝思設(shè)計(jì)的PGS-ZTPR平臺(tái)有著卓越的機(jī)械性能和動(dòng)態(tài)性能,可以滿足自動(dòng)對(duì)焦的需求。產(chǎn)品集成于PGS-XY平臺(tái)上,可為客戶提供完整的“Floor-to-Wafer”系統(tǒng)解決方案。

  PGS-ZTPR提供4個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),在Z向提供4mm的對(duì)焦行程并可對(duì)Rx和Ry(Tip–Tilt)實(shí)現(xiàn)微調(diào),T軸可實(shí)現(xiàn)超過(guò)200°的旋轉(zhuǎn)。

  相比于壓電類執(zhí)行器,PGS-ZTPR在實(shí)現(xiàn)良好機(jī)械指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能的情況下,提供了更大的運(yùn)動(dòng)行程。

半導(dǎo)體

ZTPR產(chǎn)品圖

  產(chǎn)品特點(diǎn):

  ? 磁浮電機(jī)

  ? 柔性鉸鏈導(dǎo)向

  ? 負(fù)載可達(dá)2.5kg

  ? 集成真空傳感器,電磁閥和溫度傳感器

產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果

  1、Z向靜態(tài)抖動(dòng)+/-10nm

半導(dǎo)體

  2、雙向重復(fù)定位精度0.1um

半導(dǎo)體

  3、最小步進(jìn)30nm

半導(dǎo)體

  4、運(yùn)動(dòng)加整定1um = 20ms

  (窗口+/- 50nm)

半導(dǎo)體

  5、正弦(50Hz, +/-10um幅值)

  跟隨誤差60nm

半導(dǎo)體

  結(jié)語(yǔ)

  在半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中,自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),用于精確、快速地測(cè)量半導(dǎo)體芯片的位置。雅科貝思將自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)與直驅(qū)技術(shù)相結(jié)合,以高速和高精度的優(yōu)勢(shì)為半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)保駕護(hù)航。

  另外,雅科貝思還為客戶提供各種定制服務(wù)及整體解決方案,旨在為客戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。

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