Halvledermetrologi: posisjonering er nøkkelen – Physics World

Halvledermetrologi: posisjonering er nøkkelen – Physics World

Tidsstempel: 19. februar 2024 9:12

Spesialiserte posisjoneringsundersystemer gir kjernebyggesteiner i 3D overflatemåling og inspeksjonsløsninger for halvlederindustrien

<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="Kvalitetssikring Plattformteknologier fra Prior Scientific og Queensgate er integrert i OEM optiske inspeksjonssystemer for FoU- og volumproduksjonsapplikasjoner på tvers av halvlederforsyningskjeden. (Med tillatelse: Queensgate)"> Queensgate interferometer
Kvalitetssikring Plattformteknologier fra Prior Scientific og Queensgate er integrert i OEM optiske inspeksjonssystemer for FoU- og volumproduksjonsapplikasjoner på tvers av halvlederforsyningskjeden. (Med tillatelse: Queensgate)

Søsterselskaper Tidligere vitenskapelig og Queensgate tilby en diversifisert portefølje av muliggjørende teknologier for å underbygge høyhastighets, høypresisjonsposisjoneringskravene til 3D optiske metrologisystemer som brukes i halvlederproduksjon og anvendt FoU. Fysikkens verden snakket med produktsjef Craig Goodman i Queensgate om ny teknologi og kommersielle muligheter innenfor halvlederforsyningskjeden.

Hvorfor er berøringsfri overflatemetrologi kritisk i halvlederproduksjon?

Etter hvert som halvlederindustrien går over fra 8 tommer til 12 tommer (300 mm) wafere og mindre funksjoner på disse wafere (ned til 5 nm eller deromkring), blir optisk inspeksjon av disse nanoskalafunksjonene – pålitelige, repeterbare og med høy hastighet og høy presisjon – stadig viktigere. Enkelt sagt, 3D optisk metrologi er et must-have, med kravet om automatiserte overflateinspeksjonssystemer som er i stand til å evaluere hundretusenvis av mikroelektroniske enheter på en enkelt 300 mm wafer. Det er her våre posisjoneringsstadier kommer til sin rett: et ekte "sweet spot" for de piezoelektriske nanoposisjoneringsundersystemene og kapasitive sensorene som vi produserer.

Hvordan ser din adresserbare kundebase ut i halvlederindustrien?

Hos Prior Scientific og Queensgate retter vi oss mot OEM-produsenter av instrumentering som vil integrere vårt utvalg av muliggjørende teknologier i neste generasjon berøringsfrie optiske metrologisystemer for 3D-overflateprofilering og inspeksjon. Oppstrøms i innovasjonskjeden selger vi også en rekke posisjoneringssystemer til halvlederforskere og ingeniører som jobber i anvendte FoU-miljøer.

Hvordan er posisjoneringsproduktene dine til nytte for halvlederprodusenter?

Når de er innlemmet i OEM optiske inspeksjonssystemer, brukes produktene våre til å støtte materialer og utvikling av prototyper på enhetsnivå i halvleder-FoU-laboratorier. I volumproduksjonsmiljøet er de samme overflatemetrologiske systemene kritiske for kvalitetssikring og kvalitetskontroll, for å luke ut enhetsdefekter og feil på wafernivå – dvs. før disse enhetene inkorporeres i pakkede elektroniske komponenter. Tilbakebetalingen er klar: Ved å identifisere defekter tidlig i testsyklusen, unngår halvlederprodusenter at de defekte enhetene bygges inn i en komplett pakke og oppdages lenger ned i produksjonslinjen under elektrisk testing.

Strategisk, hvorfor legger Prior Scientific og Queensgate så mye vekt på halvledermarkedet akkurat nå?

Det er konvergerende vekstmuligheter som åpner seg for teknologileverandører til halvlederindustrien. På overskriftsnivå er det spørsmålet om halvledersikkerhet knyttet til regional brikkemangel under COVID-pandemien. Som svar beveger amerikanske, europeiske og britiske beslutningstakere seg proaktivt for å skalere opp innenlandsk kapasitet innen halvlederproduksjon. Det er en parallell teknologidriver når volumproduksjon går over til 300 mm halvlederskiver, med instrumenterings-OEM-er som må omkonstruere sine optiske metrologisystemer deretter. Det halvlederindustrien ønsker, som standard, er høykapasitets, skalerbare og automatiserte optiske inspeksjonssystemer for å drive arbeidsflyteffektivitet og produktkvalitet.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Craig.jpg" data-caption="Craig Goodman "Det er konvergerende vekstmuligheter som åpner seg for teknologileverandører til halvlederindustrien." (Courtesy: Queensgate)” title=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Craig.jpg”>Craig Goodman
Craig Goodman "Det er konvergerende vekstmuligheter som åpner seg for teknologileverandører til halvlederindustrien." (Med tillatelse: Queensgate)

Antagelig er kvanteteknologiindustrien også en drivkraft for vekst for halvlederselskaper?

Riktig. Fremskritt innen kvanteregistrering, kvantenettverk og kvantedatabehandling lover å gi nye teknologier og applikasjoner, med betydelige områder innen forskning og utvikling av materialer og enhetsutvikling avhengig av tradisjonelle halvlederfremstillingsprosesser. Ting går raskt, med selskaper i den fremvoksende kvanteforsyningskjeden som håper å komme seg fra FoU-laboratoriet mot bærekraftige kommersielle applikasjoner før heller enn senere.

Hvordan holder Prior Scientific og Queensgate seg i forkant når det gjelder produktinnovasjon?

Vi jobber tett med forskningsmiljøet for å raskere vår interne teknologiinnovasjon. En bemerkelsesverdig casestudie i denne forbindelse er vår pågående FoU-samarbeid med Nasjonalt fysisk laboratorium (NPL), Storbritannias National Measurement Institute. Med finansiering fra Analyse for innovatører (A4I) – et program drevet av Innovasjon Storbritannia, Storbritannias innovasjonsbyrå – vi foretok nylig et "dypdykk" i naturen og omfanget av parasittiske (utenfor aksen) bevegelsesfeil i Queensgates multiakse nanoposisjoneringsstadier. I samarbeid med NPL-forskere ga denne granulære undersøkelsen en praktisk korreksjons- og kalibreringsmetodikk for å forsterke ende-til-ende kvalitetssikring på tvers av Queensgate-porteføljen av piezo-drevne nanoposisjoneringsstadier (i tillegg til muliggjøring av teknologier som piezoaktuatorer, kapasitive sensorer, kontrollelektronikk og programvare).

Hvordan ser utviklingsveikartet ut for din portefølje av posisjoneringsprodukter i 2024?

På kort sikt vil vi lansere våre nye høylastposisjoneringsenheter – for manøvrering av det fulle optiske hodet i et berøringsfritt overflatemetrologisystem – i tillegg til å legge til multi-akse kapasitet til vårt utvalg av prøveposisjoneringstrinn for 300 mm wafere (med lastekapasitet for å støtte tunge wafer-chucker). Også i prototypeutvikling, og som skal lanseres i full kommersiell utgivelse senere i år, er et Z-akse tip/tilt prøvetrinn for avansert silisium-wafer-behandling. Det viktigste: Prior Scientific og Queensgate jobber sammen, og kan dekke alle posisjoneringskravene dine for 3D-overflatemåling og -inspeksjon.

Aktiverer teknologier og delsystemer for 3D overflatemåling

Fra forskningsmikroskoper til automatiserte overflateavbildningssystemer leverer Prior Scientific motoriserte posisjoneringstrinn, robotlastere, belysningsløsninger og andre kjerneundersystemer for å støtte metrologikravene til avansert halvleder-FoU og produksjon.

Priors H105F, for eksempel, er en motorisert XY trinn-motor trinn (154 x 154 mm vandring) som kan romme store prøver, inkludert halvlederskiver, fotomasker og trykte kretskort. H112 er en del av den samme produktfamilien, og gir en maksimal vandringsrekkevidde på 302 x 302 mm for å romme 300 mm wafere (samtidig som den sikrer kompatibilitet med mange robot-arm wafer loaders).

Parallelt produserer Prior en rekke motoriserte og manuelle objektiv-nesestykker å integrere i nye eller eksisterende tilpassede optiske systemer. Nesestykkene spenner fra en enkelt-objektiv fast forstørrelse for OEM-applikasjoner til en seks-posisjons motorisert nesedel for automatiserte skanningsapplikasjoner som krever flere objektiver.

I samsvar med Prior Scientific-produkttilbudet produserer søsterselskapet Queensgate høyhastighets, høypresisjons piezo-trinn og kapasitive sensorer med lave pikometreoppløsninger for nanoposisjoneringssystemer som brukes i halvlederwafer og maskeinspeksjon.

WP-Z-120A wafer posisjoneringssystem er et eksempel. Designet for applikasjoner med høy gjennomstrømning, kombinerer scenen millisekunders responstider med friksjonsfri bevegelse over et 120 µm lukket sløyfeområde. Produktet kan håndtere 300 mm wafers og wafer chucks opptil 8 kg.

Andre kjernedelsystemer i Queensgate-porteføljen inkluderer OP400 og OP800 piezo objektive skannere – tilbyr opptil 400 og 800 µm vandring henholdsvis, med kapasitive sensorer som gir sub-nm posisjoneringsoppløsning og repeterbarhet. I mellomtiden er OEM-alternativer tilgjengelig nå for en familie av Z-posisjoneringsanordninger med høy belastning for posisjonering av hele det optiske systemet i et 3D-overflatemetrologisk oppsett (og kompatibelt med belastninger på opptil 15 kg og reiseområder på opptil 300 µm).

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden