Métrologie des semi-conducteurs : le positionnement est essentiel – Physics World

Métrologie des semi-conducteurs : le positionnement est essentiel – Physics World

Horodatage: 19 février 2024 9:12

Les sous-systèmes de positionnement spécialisés constituent les éléments de base des solutions de mesure et d'inspection de surfaces 3D pour l'industrie des semi-conducteurs.

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/semiconductor-metrology-positioning-is-key-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/semiconductor-metrology-positioning-is-key-physics-world-2.jpg" data-caption="Assurance de la qualité Les technologies de plate-forme de Prior Scientific et Queensgate sont intégrées aux systèmes d'inspection optique OEM pour les applications de R&D et de fabrication en volume tout au long de la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs. (Autorisation : Queensgate) »> Interféromètre Queensgate
Assurance de la qualité Les technologies de plate-forme de Prior Scientific et Queensgate sont intégrées aux systèmes d'inspection optique OEM pour les applications de R&D et de fabrication en volume tout au long de la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs. (Avec l'aimable autorisation de Queensgate)

Entreprises sœurs Scientifique antérieur et les porte de la reine offrent un portefeuille diversifié de technologies habilitantes pour répondre aux exigences de positionnement à grande vitesse et de haute précision des systèmes de métrologie optique 3D utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs et la R&D appliquée. Monde de la physique a discuté avec Craig Goodman, chef de produit de Queensgate, des technologies émergentes et des opportunités commerciales au sein de la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs.

Pourquoi la métrologie des surfaces sans contact est-elle essentielle dans la fabrication de semi-conducteurs ?

Alors que l'industrie des semi-conducteurs passe des tranches de 8 pouces à 12 pouces (300 mm) et des caractéristiques plus petites sur ces tranches (jusqu'à 5 nm ou environ), l'inspection optique de ces caractéristiques à l'échelle nanométrique - fiable, reproductible et avec une vitesse et une précision élevées - devient toujours plus important. En termes simples, la métrologie optique 3D est indispensable, avec la nécessité de systèmes automatisés d'inspection de surface capables d'évaluer des centaines de milliers de dispositifs microélectroniques sur une seule plaquette de 300 mm. C’est là que nos étages de positionnement prennent tout leur sens : un véritable « sweet spot » pour les sous-systèmes de nanopositionnement piézoélectriques et les capteurs capacitifs que nous fabriquons.

À quoi ressemble votre clientèle adressable dans l’industrie des semi-conducteurs ?

Chez Prior Scientific et Queensgate, nous ciblons les fabricants OEM d’instruments qui intégreront notre gamme de technologies habilitantes dans la prochaine génération de systèmes de métrologie optique sans contact pour le profilage et l’inspection de surfaces 3D. En amont de la chaîne d'innovation, nous vendons également une gamme de systèmes de positionnement aux scientifiques et ingénieurs en semi-conducteurs travaillant dans le domaine de la R&D appliquée.

Comment vos produits de positionnement profitent-ils aux fabricants de semi-conducteurs ?

Une fois intégrés aux systèmes d’inspection optique OEM, nos produits sont utilisés pour soutenir le développement de prototypes de matériaux et de dispositifs au sein des laboratoires de R&D sur les semi-conducteurs. Dans l'environnement de fabrication en série, ces mêmes systèmes de métrologie de surface sont essentiels pour l'assurance qualité et le contrôle qualité, en éliminant les défauts et les pannes des dispositifs au niveau des tranches, c'est-à-dire avant que ces dispositifs ne soient incorporés dans des composants électroniques emballés. Le bénéfice est clair : en identifiant les défauts dès le début du cycle de test, les fabricants de semi-conducteurs évitent que ces dispositifs défectueux soient intégrés dans un package complet et découverts plus loin dans la chaîne de production lors des tests électriques.

Stratégiquement, pourquoi Prior Scientific et Queensgate accordent-ils autant d’importance au marché des semi-conducteurs à l’heure actuelle ?

Des opportunités de croissance convergentes s’ouvrent aux fournisseurs de technologies de l’industrie des semi-conducteurs. Au premier plan, il y a la question de la sécurité des semi-conducteurs liée aux pénuries régionales de puces pendant la pandémie de COVID. En guise de réponse, les décideurs politiques américains, européens et britanniques prennent des mesures proactives pour accroître la capacité nationale de production de semi-conducteurs. Il existe un moteur technologique parallèle alors que la fabrication en série passe aux tranches de semi-conducteurs de 300 mm, les équipementiers d'instrumentation devant repenser leurs systèmes de métrologie optique en conséquence. Ce que l'industrie des semi-conducteurs souhaite, en standard, ce sont des systèmes d'inspection optique à haut débit, évolutifs et automatisés pour améliorer l'efficacité des flux de travail et la qualité des produits.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Craig.jpg" data-caption="Craig Goodman "Des opportunités de croissance convergentes s'ouvrent aux fournisseurs de technologies de l'industrie des semi-conducteurs." (Courtoisie : Queensgate)" title = "Cliquez pour ouvrir l'image dans une fenêtre contextuelle" href = "https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Craig.jpg">Craig Goodman
Craig Goodman "Des opportunités de croissance convergentes s'ouvrent aux fournisseurs de technologies de l'industrie des semi-conducteurs." (Avec l'aimable autorisation de Queensgate)

Vraisemblablement, l’industrie de la technologie quantique est également un moteur de croissance pour les entreprises de semi-conducteurs ?

Correct. Les progrès dans les domaines de la détection quantique, des réseaux quantiques et de l’informatique quantique promettent de produire des technologies et des applications révolutionnaires, avec des domaines importants de R&D sur les matériaux et de développement de dispositifs dépendant des processus traditionnels de fabrication de semi-conducteurs. Les choses évoluent rapidement, les entreprises de la chaîne d’approvisionnement quantique émergente espérant passer le plus tôt possible du laboratoire de R&D à des applications commerciales durables.

Comment Prior Scientific et Queensgate gardent-ils une longueur d’avance en matière d’innovation de produits ?

Nous travaillons en étroite collaboration avec la communauté des chercheurs pour accélérer notre innovation technologique interne. Une étude de cas notable à cet égard est notre collaboration R&D en cours des Laboratoire national de physique (NPL), l'Institut national de mesure du Royaume-Uni. Avec un financement de Analyse pour les innovateurs (A4I) – un programme géré par Innover UK, l'agence d'innovation du Royaume-Uni, nous avons récemment entrepris une « analyse approfondie » de la nature et de l'étendue des erreurs de mouvement parasites (hors axe) dans les étages de nanopositionnement multi-axes de Queensgate. En collaboration avec les scientifiques du NPL, cette enquête granulaire a donné lieu à une méthodologie pratique de correction et d'étalonnage pour renforcer l'assurance qualité de bout en bout dans l'ensemble du portefeuille Queensgate d'étages de nanopositionnement piézoélectriques (ainsi que des technologies habilitantes telles que les actionneurs piézoélectriques, les capteurs capacitifs, l'électronique de contrôle). et logiciels).

À quoi ressemble la feuille de route de développement de votre portefeuille de produits de positionnement en 2024 ?

À court terme, nous lancerons nos nouveaux positionneurs à haute charge – pour manœuvrer la tête optique complète dans un système de métrologie de surface sans contact – et ajouterons la capacité multi-axes à notre gamme d'étages de positionnement d'échantillons pour tranches de 300 mm (avec capacité de charge pour supporter des mandrins de plaquettes lourds). Un prototype est également en cours de développement et devrait être commercialisé plus tard cette année. Il s'agit d'une platine d'échantillonnage à pointe/inclinaison sur l'axe Z pour le traitement avancé des tranches de silicium. Ce qu'il faut retenir : en travaillant ensemble, Prior Scientific et Queensgate peuvent répondre à toutes vos exigences de positionnement pour la mesure et l'inspection de surfaces 3D.

Technologies et sous-systèmes habilitants pour la mesure de surface 3D

Des microscopes de recherche aux systèmes d'imagerie de surface automatisés, Prior Scientific fournit des platines de positionnement motorisées, des chargeurs robotisés, des solutions d'éclairage et d'autres sous-systèmes de base pour répondre aux exigences métrologiques de la R&D et de la fabrication avancées de semi-conducteurs.

Le H105F de Prior, par exemple, est un étage de moteur pas à pas motorisé XY (déplacement de 154 x 154 mm) pouvant accueillir de grands échantillons, notamment des plaquettes semi-conductrices, des photomasques et des cartes de circuits imprimés. Faisant partie de la même famille de produits, le H112 offre une plage de déplacement maximale de 302 x 302 mm pour accueillir des tranches de 300 mm (tout en garantissant la compatibilité avec de nombreux chargeurs de tranches à bras robotisé).

En parallèle, Prior produit une gamme de ensembles de porte-objectifs motorisés et manuels à intégrer dans des systèmes optiques personnalisés nouveaux ou existants. Les porte-nez vont d'un grossissement fixe à objectif unique pour les applications OEM à un porte-nez motorisé à six positions pour les applications de numérisation automatisées nécessitant plusieurs objectifs.

En complément de l'offre de produits Prior Scientific, la société sœur Queensgate fabrique des étages piézoélectriques à grande vitesse et de haute précision et des capteurs capacitifs avec de faibles résolutions picométriques pour les systèmes de nanopositionnement utilisés dans l'inspection des plaquettes et des masques de semi-conducteurs.

Le WP-Z-120A système de positionnement de tranche en est un bon exemple. Conçue pour les applications à haut débit, la platine combine des temps de réponse en millisecondes avec un mouvement sans frottement sur une plage en boucle fermée de 120 µm. Le produit peut gérer des tranches de 300 mm et des mandrins de tranches jusqu'à 8 kg.

Les autres sous-systèmes principaux du portefeuille Queensgate incluent l'OP400 et l'OP800. scanners d'objectifs piézo-électriques – offrant respectivement jusqu'à 400 et 800 µm de course, avec des capteurs capacitifs offrant une résolution et une répétabilité de positionnement inférieures au nm. Pendant ce temps, les options OEM sont désormais disponibles pour une famille de positionneurs Z « haute charge » pour positionner l'ensemble du système optique dans une configuration de métrologie de surface 3D (et compatible avec des charges jusqu'à 15 kg et des plages de déplacement jusqu'à 300 µm).

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