Metrologia de semicondutores: posicionamento é fundamental – Physics World

Metrologia de semicondutores: posicionamento é fundamental – Physics World

Carimbo de data / hora: 19 de fevereiro de 2024 9h12

Subsistemas de posicionamento especializados fornecem blocos de construção essenciais em soluções de inspeção e medição de superfície 3D para a indústria de semicondutores

<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="A garantia de qualidade As tecnologias de plataforma da Prior Scientific e Queensgate são incorporadas aos sistemas de inspeção óptica OEM para aplicações de P&D e fabricação em grande escala em toda a cadeia de fornecimento de semicondutores. (Cortesia: Queensgate)”> Interferômetro Queensgate
A garantia de qualidade As tecnologias de plataforma da Prior Scientific e Queensgate são incorporadas aos sistemas de inspeção óptica OEM para aplicações de P&D e fabricação em grande escala em toda a cadeia de fornecimento de semicondutores. (Cortesia: Queensgate)

Empresas irmãs Científico Prévio e Queensgate oferecem um portfólio diversificado de tecnologias facilitadoras para sustentar os requisitos de posicionamento de alta velocidade e alta precisão de sistemas de metrologia óptica 3D usados ​​na fabricação de semicondutores e P&D aplicado. Mundo da física conversou com o gerente de produto da Queensgate, Craig Goodman, sobre tecnologia emergente e oportunidades comerciais na cadeia de fornecimento de semicondutores.

Por que a metrologia de superfície sem contato é crítica na fabricação de semicondutores?

À medida que a indústria de semicondutores faz a transição de wafers de 8 para 12 polegadas (300 mm) e recursos menores nesses wafers (até 5 nm ou próximo), a inspeção óptica desses recursos em nanoescala - confiável, repetível e com alta velocidade e alta precisão - torna-se cada vez mais importante. Simplificando, a metrologia óptica 3D é obrigatória, com a necessidade de sistemas automatizados de inspeção de superfície capazes de avaliar centenas de milhares de dispositivos microeletrônicos em um único wafer de 300 mm. É aqui que nossos estágios de posicionamento se destacam: um verdadeiro “ponto ideal” para os subsistemas de nanoposicionamento piezoelétrico e sensores capacitivos que fabricamos.

Como é sua base de clientes endereçáveis ​​na indústria de semicondutores?

Na Prior Scientific e Queensgate, temos como alvo os fabricantes OEM de instrumentação que integrarão nossa gama de tecnologias facilitadoras na próxima geração de sistemas de metrologia óptica sem contato para perfilamento e inspeção de superfícies 3D. A montante da cadeia de inovação, também vendemos uma gama de sistemas de posicionamento para cientistas e engenheiros de semicondutores que trabalham em ambientes de P&D aplicados.

Como seus produtos de posicionamento beneficiam os fabricantes de semicondutores?

Uma vez incorporados aos sistemas de inspeção óptica OEM, nossos produtos são usados ​​para apoiar o desenvolvimento de materiais e protótipos em nível de dispositivo em laboratórios de pesquisa e desenvolvimento de semicondutores. No ambiente de produção em grande escala, esses mesmos sistemas de metrologia de superfície são essenciais para a garantia e o controle de qualidade, eliminando defeitos e falhas dos dispositivos no nível do wafer – ou seja, antes que esses dispositivos sejam incorporados aos componentes eletrônicos embalados. O retorno é claro: ao identificar defeitos no início do ciclo de testes, os fabricantes de semicondutores evitam que esses dispositivos defeituosos sejam integrados num pacote completo e descobertos mais adiante na linha de produção durante os testes elétricos.

Estrategicamente, por que a Prior Scientific e a Queensgate estão colocando tanta ênfase no mercado de semicondutores neste momento?

Existem oportunidades convergentes de crescimento abrindo-se para fornecedores de tecnologia da indústria de semicondutores. Em nível de manchete, há a questão da segurança dos semicondutores ligada à escassez regional de chips durante a pandemia de COVID. Como resposta, os decisores políticos dos EUA, da Europa e do Reino Unido estão a agir proativamente para aumentar a capacidade nacional na produção de semicondutores. Há um driver de tecnologia paralelo à medida que a fabricação em volume faz a transição para wafers semicondutores de 300 mm, com os OEMs de instrumentação tendo que reprojetar seus sistemas de metrologia óptica de acordo. O que a indústria de semicondutores deseja, como padrão, são sistemas de inspeção óptica automatizados, escaláveis ​​e de alto rendimento para impulsionar a eficiência do fluxo de trabalho e a qualidade do produto.

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Craig Goodman “Existem oportunidades convergentes de crescimento abrindo-se para fornecedores de tecnologia da indústria de semicondutores.” (Cortesia: Queensgate)

Presumivelmente, a indústria de tecnologia quântica também é um motor de crescimento para empresas de semicondutores?

Correto. Os avanços na detecção quântica, nas redes quânticas e na computação quântica prometem produzir tecnologias e aplicações revolucionárias, com áreas significativas de I&D de materiais e desenvolvimento de dispositivos dependentes de processos tradicionais de fabricação de semicondutores. As coisas estão a avançar rapidamente, com as empresas de toda a cadeia de abastecimento quântica emergente esperando progredir do laboratório de I&D para aplicações comerciais sustentáveis, mais cedo ou mais tarde.

Como a Prior Scientific e a Queensgate se mantêm à frente da curva quando se trata de inovação de produtos?

Trabalhamos em estreita colaboração com a comunidade de pesquisa para acelerar nossa inovação tecnológica interna. Um estudo de caso notável a esse respeito é o nosso colaboração contínua em P&D com o Laboratório Nacional de Física (NPL), o Instituto Nacional de Medição do Reino Unido. Com financiamento de Análise para Inovadores (A4I) – um programa executado por inovar Reino Unido, a agência de inovação do Reino Unido – recentemente realizamos um “mergulho profundo” na natureza e extensão dos erros de movimento parasitas (fora do eixo) nos estágios de nanoposicionamento multieixos de Queensgate. Trabalhando com cientistas da NPL, esta investigação granular produziu uma metodologia prática de correção e calibração para reforçar a garantia de qualidade de ponta a ponta em todo o portfólio Queensgate de estágios de nanoposicionamento acionados por piezo (bem como tecnologias habilitadoras como atuadores piezo, sensores capacitivos, eletrônica de controle e software).

Como será o roteiro de desenvolvimento do seu portfólio de produtos de posicionamento em 2024?

No curto prazo, lançaremos nossos novos posicionadores de alta carga – para manobrar todo o cabeçote óptico em um sistema de metrologia de superfície sem contato – bem como adicionaremos capacidade multieixo à nossa linha de estágios de posicionamento de amostras para wafers de 300 mm (com capacidade de carga para suportar mandris de wafer pesados). Também em desenvolvimento de protótipo, e com lançamento comercial completo previsto para o final deste ano, está um estágio de amostra de ponta/inclinação do eixo Z para processamento avançado de wafer de silício. A principal conclusão: trabalhando juntas, a Prior Scientific e a Queensgate podem atender a todos os seus requisitos de posicionamento para medição e inspeção de superfícies 3D.

Habilitando tecnologias e subsistemas para medição de superfície 3D

De microscópios de pesquisa a sistemas automatizados de imagem de superfície, a Prior Scientific fornece estágios de posicionamento motorizados, carregadores robóticos, soluções de iluminação e outros subsistemas essenciais para apoiar os requisitos de metrologia de P&D e fabricação de semicondutores avançados.

O H105F da Prior, por exemplo, é um estágio de motor de passo XY motorizado (curso de 154 x 154 mm) que pode acomodar amostras grandes, incluindo wafers semicondutores, máscaras fotográficas e placas de circuito impresso. Parte da mesma família de produtos, o H112 oferece um alcance máximo de deslocamento de 302 x 302 mm para acomodar wafers de 300 mm (ao mesmo tempo que garante compatibilidade com muitos carregadores de wafers com braço robótico).

Paralelamente, a Prior produz uma gama de conjuntos de porta-objetivas motorizados e manuais para integração em sistemas ópticos personalizados novos ou existentes. Os porta-objetivas variam desde uma ampliação fixa de objetiva única para aplicações OEM até um porta-objetivas motorizado de seis posições para aplicações de digitalização automatizadas que exigem múltiplas objetivas.

Combinando com a oferta de produtos da Prior Scientific, a empresa irmã Queensgate fabrica estágios piezoelétricos de alta velocidade e alta precisão e sensores capacitivos com resoluções de picômetros baixos para sistemas de nanoposicionamento usados ​​em wafers semicondutores e inspeção de máscaras.

O WP-Z-120A sistema de posicionamento de wafer é um caso em questão. Projetado para aplicações de alto rendimento, o estágio combina tempos de resposta de milissegundos com movimento sem atrito em uma faixa de circuito fechado de 120 µm. O produto pode suportar wafers de 300 mm e mandris de wafer de até 8 kg.

Outros subsistemas principais do portfólio Queensgate incluem o OP400 e o OP800 scanners objetivos piezo – oferecendo até 400 e 800 µm de deslocamento, respectivamente, com sensores capacitivos que fornecem resolução de posicionamento sub-nm e repetibilidade. Enquanto isso, as opções OEM estão agora disponíveis para uma família de Posicionadores Z de “alta carga” para posicionar todo o sistema óptico em uma configuração de metrologia de superfície 3D (e compatível com cargas de até 15 kg e faixas de deslocamento de até 300 µm).

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