2025/10/17Hálfleiðarar eru nákvæmustu tækniframfarir nútíma iðnaðar. Þar sem ferlisþættir þróast frá 7 nm og 5 nm í átt að 3 nm og lengra, hafa eðlisfræðileg takmörk lögmáls Moores ýtt nákvæmni sjónskoðunar í fordæmalausar áskoranir.
Útfjólubláa (UV) tækni — þökk sé styttri bylgjulengdum, meiri ljóseindaorku og einstökum ljósfræðilegum eiginleikum — hefur orðið kjarnlausn til að sigrast á þessum nákvæmnismörkum í ...skoðun á hálfleiðurumÞrátt fyrir mikla birtu útfjólublárra ljósgjafa er hins vegar ljósleiðnimerkið sem nær til mælisins afar veikt eftir ljósleiðni og dreifingu sýna. Án mjög næmra myndgreiningaraðferða væri nær ómögulegt að bera kennsl á marga galla á undirmíkron og jafnvel nanómetra skala með nákvæmni.
Þess vegna þjóna UV myndavélar með mikilli næmni sem mikilvægur tengill milli ljósgjafans og niðurstaðna skoðunar. Þær ákvarða ekki aðeins hvort hægt sé að fanga mjög veik merki, heldur hafa þær einnig bein áhrif á nákvæmni og skilvirkni skoðunar. Í þessari grein munum við kerfisbundið greina eiginleika notkunar og áskoranir í myndgreiningu mismunandi UV bylgjulengdarsviða í hálfleiðaraskoðun. Raunveruleg dæmi verða tekin með til að hjálpa þér að velja hentugustu UV myndavélina fyrir ýmsar skoðunaraðstæður.
Dæmisögur eða raunveruleg notkun
i) 365 nm: Háhraðaskoðun á míkrónstigi
1. Bakgrunnur umsóknar
365 nm bylgjulengdin er innan UVA-sviðsins (315–400 nm). Styttri bylgjulengd hennar, samanborið við sýnilegt ljós, gerir kleift að hafa minni ljósbrotsmörk og hærri upplausn. Ólíkt djúpu útfjólubláu ljósi eru 365 nm ljósgjafar og ljósleiðarar þróaðri, hagkvæmari og skilvirkari. Þess vegna er 365 nm mikið notað í bakhliðarpökkun og prófunum fyrir stór svæðisskoðun og hraða skimun á míkrómetragöllum.
Mynd 1-1: Dæmigert atburðarás og dæmi um galla í bakhliðarpökkun og prófun á hálfleiðurum
2. Áskoranir í myndgreiningu
Myndavélar verða að sameina mikla útfjólubláa næmi og hraða rammatíðni til að uppfylla kröfur um háhraða skönnun á framleiðslulínum. Hefðbundnar háhraða iðnaðarmyndavélar hafa yfirleitt takmarkaða svörun í útfjólubláa bandinu, þar sem skammtanýtni er oft undir 30%, sem gerir það erfitt að ná fram mikilli merkis-til-hávaða myndgreiningu við háa rammatíðni.
3. Ráðlögð myndavél
Mynd 1-2: Ráðleggingar um UVA myndavél
Tucsen Libra UV Global Shutter myndavélin nær 48% skammtanýtni við 365 nm — sem setur hana á meðal þeirra bestu í UVA myndavélum og tryggir nákvæma gallagreiningu. Með háum rammahraða upp á 152 fps og alþjóðlegum lokara skilar hún skýrum myndum jafnvel á hraðskreiðum framleiðslupöllum og uppfyllir skilvirknikröfur hraðskreiðra framleiðslulína.
ii) 266 nm: Nákvæm skoðun á undir-míkrónum
1. Bakgrunnur umsóknar
Bylgjulengdin 266 nm tilheyrir UVC bandinu (100–280 nm), með hærri ljóseindaorku og styttri bylgjulengd, sem gerir kleift að greina galla á undir-míkron stærð og veita myndgreiningu með mikilli birtuskil. Dæmigert notkunarsvið er skoðun á dökksviðsgöllum á framhlið skífa, greining á þykkt og einsleitni þunnfilmu og tilraunir með ljósljómun.
Mynd 2-1: Skoðun á hálfleiðaraþráðum með myrkri sviði (mjög veik dreifimerki)
2. Áskoranir í myndgreiningu
● Gallarnir í skotmarkinu eru oft innan við míkron að stærð, sem leiðir til afar veikra merkja sem krefjast mikillar skammtafræðilegrar skilvirkni myndavélarinnar (>60%) og lágsuðs.
● Vegna takmarkana í kísilbundnum skynjaraefnum eru hefðbundnir skynjarar oft ekki nógu næmir til að framkvæma faglegar skoðanir.
Mynd 2-2: Ráðleggingar um UVC myndavél
Tucsen Gemini 8KTDI sCMOS myndavélnær ekki aðeins mikilli útfjólubláum skammtanýtni upp á 63,9% við 266 nm, heldur eykur TDI (Time Delay Integration) virkni þess enn frekar merkis-til-suðhlutfall útfjólubláa myndgreiningarinnar. Þetta lágmarkar merkisdeyfingu sem stafar af frásogi djúps útfjólublátts ljóss í loftinu.
Með hátíðniaðgerð (1 MHz við 8K TDI), ásamt stöðugri kælitækni Tucsen og nákvæmri DSNU/PRNU leiðréttingu, bælir myndavélin ekki aðeins niður truflanir á hitauppstreymi heldur veitir hún einnig einsleitari bakgrunnsmynd. Þetta tryggir hraða og nákvæma gallagreiningu fyrir framhlið.skoðun á galla í skífum.
iii) 193 nm: Lykilhnútar í ferlum á nanóstigi
1. Bakgrunnur umsóknar
193 nm bylgjulengdin er hluti af DUV (100–200 nm) djúpu útfjólubláu bandinu og þjónar sem aðalljósgjafinn í ljósritun (ArF excimer leysir). Hún gegnir lykilhlutverki í ferlum við 20 nm og flóknari hnúta. Í skoðunarfasanum er 193 nm mikið notað til að greina galla í grímum og staðfesta ljósþolsmynstur, sem leiðir í ljós galla á undirmíkron- og jafnvel nanóstigi, og gerir þannig kleift að fylgjast með ferlum með mikilli nákvæmni.
Mynd 3-2: Dæmi um myndir af skoðun á dökksviðsgöllum í hálfleiðurum
2. Áskoranir í myndgreiningu
● 193 nm ljós frásogast mjög mikið af súrefni og vatnsgufu í loftinu, sem leiðir til verulegrar merkisdeyfingar. Notkun sem krefst lengri ljósleiða getur jafnvel krafist lofttæmis eða óvirks gass umhverfis.
● Hefðbundnir kísillnemar hafa takmarkaða svörun við orkuríkum 193 nm ljóseindum. Venjulega er þörf á baklýstum (BSI) flísum, oft í tengslum við sérstakar bestunarferla til að auka skammtavirkni.
● Til að tryggja hátt merkis-til-suðhlutfall í myndgreiningu við veik merkjaskilyrði og stöðugan langtímanotkun verða myndavélar að vera með djúpkælingu og lágsuðhönnun.
3. Ráðlögð myndavél
Mynd 3-3: Ráðlagðar DUV/EUV myndavélar
Tæknilegar áskoranir og lausnir fyrir útfjólubláa myndgreiningu í hálfleiðurum
Tæknilegar áskoranir í útfjólubláum myndgreiningum
1. Merkisdeyfing
Útfjólublátt ljós, sérstaklega á styttri bylgjulengdum, er mjög viðkvæmt fyrir hömlun þegar það fer í gegnum loftið. Þessi hömlun á sér stað vegna frásogs vatnsgufu og súrefnis í andrúmsloftinu, sem veikir merkið og dregur úr greiningargetu. Í skoðun á hálfleiðurum, þar sem gallarnir sem greinast eru oft undir míkron- eða nanóskala, getur þetta merkjatap haft mikil áhrif á nákvæmni myndgreiningar.
2. Næmi skynjara
Hefðbundnir kísilskynjarar eiga oft erfitt með að veita nægilega næmi fyrir orkuríku útfjólubláu ljósi, sérstaklega við bylgjulengdir eins og 193 nm og 266 nm. Þar af leiðandi verður þörfin fyrir sérhæfða baklýsta (BSI) flísar og fínstillta ljósfræðilega kerfi nauðsynleg. Án þessara framfara er nær ómögulegt að ná mikilli skammtafræðilegri skilvirkni og litlu suð í útfjólubláum myndgreiningum.
3. Hitastig og umhverfishávaði
Þar sem útfjólubláa myndgreiningarkerfi starfa við litla birtu geta jafnvel smávægilegar umhverfisbreytingar eða hitauppstreymi frá myndavélinni dregið verulega úr gæðum myndanna. Háþróaðar útfjólubláar myndavélar þurfa að vera með háþróuð kælikerfi og lághljóða hönnun til að tryggja bestu mögulegu afköst í framleiðsluumhverfi hálfleiðara.
Lausnir til að sigrast á áskorunum
● Lofttæmi eða óvirk gas umhverfi
Til að vinna gegn merkjadeyfingu frá andrúmsloftinu eru hálfleiðaraskoðunarferli sem nota útfjólublátt ljós á bylgjulengdum eins og 193 nm oft framkvæmd í lofttæmi eða umhverfi með óvirkum gasi. Þetta lágmarkar áhrif lofts á gæði merkisins.
● Baklýstir skynjarar (BSI)
BSI skynjarar eru sérstaklega hannaðir til að auka næmi útfjólubláa myndavéla, sem gerir þeim kleift að bregðast betur við orkuríkari útfjólubláu ljósi. Þessir skynjarar hjálpa til við að bæta skammtafræðilega skilvirkni og gera nákvæmari myndgreiningu á göllum við minni bylgjulengdir mögulega.
●Háþróuð kæling og lág-hávaða hönnun
Til að draga úr hitauppstreymi eru háþróaðar kælilausnir (eins og Peltier-kæling) innbyggðar í afkastamiklar útfjólubláar myndavélar. Þetta tryggir stöðugan og áreiðanlegan langtímanotkun en viðheldur jafnframt lágu hávaðastigi fyrir hágæða myndgreiningu.
Þættir sem þarf að hafa í huga þegar UV myndavél er valin
Að velja rétta útfjólubláa myndavélina fyrir hálfleiðaraskoðun felur í sér meira en bara að velja þá sem hefur hæstu upplausnina. Hér eru nokkrir lykilþættir sem þarf að hafa í huga:
1. Skammtanýtni (QE)
Kvantanýtni mælir hversu áhrifaríkt myndavélarskynjari breytir útfjólubláum ljóseindum sem berast inn í gagnleg rafmerki. Hærri kvantanýtni þýðir betri næmi og merkjatöku, sem er sérstaklega mikilvægt í skoðunum á hálfleiðurum þar sem gallar eru oft á undir-míkron- eða nanóskala.
2. Hávaðaárangur
Hávaði, bæði hita- og rafrænn, getur truflað myndgreiningarferlið, sérstaklega þegar unnið er með veik útfjólubláa merki. Að velja útfjólubláa myndavél með litlu hávaða er mikilvægt til að ná skýrum, hágæða myndum sem sýna nákvæmlega galla.
3. Bylgjulengdarsvið
Mismunandi bylgjulengdir henta betur fyrir mismunandi gerðir galla og notkun. Velja ætti myndavélar með tiltekna bylgjulengdargetu (365 nm, 266 nm, 193 nm) út frá tilteknu hálfleiðaraferli. Að skilja samspil bylgjulengdarinnar við efnið sem verið er að skoða hjálpar til við að hámarka gallagreiningu.
4. Kælikerfi
Í afkastamiklum útfjólubláum myndavélum, sérstaklega þeim sem notaðar eru í iðnaðarumhverfi, eru háþróuð kælikerfi nauðsynleg til að draga úr hitauppstreymi og tryggja stöðugan rekstur við langvarandi notkun.
5. Rammatíðni
Háhraða framleiðslulínur fyrir hálfleiðara krefjast mikillar rammatíðni til að fanga galla sem hreyfast hratt. Að velja útfjólubláa myndavél með bestu rammatíðni (eins og 152 ramma á sekúndu við 365 nm) tryggir að myndavélin geti fylgst með hraðvirkum skoðunarferlum án þess að fórna myndgæðum.
6. Samþætting við núverandi búnað
Útfjólublá myndavél verður að samþættast óaðfinnanlega við núverandi skoðunar- og framleiðslukerfi fyrir hálfleiðara. Takið tillit til þátta eins og bandvíddar gagnaviðmóta, samstillingarmöguleika við uppstreymis- og niðurstreymisbúnað og samhæfni við núverandi ljósfræðileg kerfi.
Samanburður á UV myndgreiningartækni samanborið við aðrar aðferðir
Útfjólublá myndgreining býður upp á nokkra kosti umfram hefðbundnar skoðunaraðferðir, en hún hefur einnig sínar eigin áskoranir. Hér er samanburður við aðrar algengar tækniaðferðir:
1. UV myndgreining vs. ljósfræðileg skoðun
Sjónrænar skoðunaraðferðir reiða sig oft á sýnilegt ljós, sem takmarkast af ljósbroti, sem gerir þær óhentugar til að greina galla á undir-míkron- og nanóstigi. UV-myndgreining, hins vegar, býður upp á styttri bylgjulengdir, sem gerir kleift að greina hærri upplausn og greina smærri galla með meiri nákvæmni.
2. UV myndgreining vs. rafeindasmásjá (EM)
Þó að rafeindasmásjárskoðun bjóði upp á mjög nákvæmar myndir er hún yfirleitt hægari og dýrari. Útfjólublá myndgreining býður upp á hraðari og hagkvæmari lausn fyrir hraðvirkar framleiðslulínur, en býður samt upp á fullnægjandi upplausn fyrir flesta galla í hálfleiðurum.
3. UV myndgreining samanborið við röntgenskoðun
Röntgenskoðun er gagnleg til að greina innri galla en er takmörkuð við að greina frávik á yfirborði, sérstaklega á þunnum lögum eða efnum sem hafa ekki áhrif á röntgengeisla. Útfjólublá myndgreining er framúrskarandi við greiningu á yfirborðsgöllum og hentar betur til eftirlits með hálfleiðaraferlum, svo sem skoðun á grímum.
Yfirlit yfir val á útfjólubláum myndavélum
Frá UVA til EUV, þegar útfjólubláa bylgjulengdin styttist, eykst erfiðleikinn við skoðun, ásamt meiri afköstum sem gerðar eru til myndavéla. Myndavélar verða að vera með meiri skammtafræðilega skilvirkni (QE), lægra hávaðastig og yfirburða stöðugleika kerfisins til að viðhalda skýrri og áreiðanlegri myndgreiningu við afar veik merkjaskilyrði. Sem einn af fáum framleiðendum í Kína sem býður upp á lausnir fyrir útfjólubláa myndavélar sem ná yfir allt sviðið frá UVA til EUV, getur Tucsen útvegað þér áreiðanlegar vörur og afkastaábyrgðir fyrir ýmis skoðunarstig.
Í framleiðslu og skoðun hálfleiðara verður val á myndavélum ekki aðeins að passa við útfjólubláa bylgjulengdina heldur einnig að taka tillit til þátta eins og ljóskerfa, litrófssvörunar, skönnunarhraða kerfisins, bandvíddar gagnaviðmóts og samstillingar við uppstreymis- og niðurstreymisbúnað. Ef þú hyggst setja upp útfjólubláa myndgreiningarlausnir í búnaðarkerfi þínu, ekki hika við að hafa samband við okkur. Tækniteymi okkar mun veita tæknilega aðstoð í öllu ferlinu, allt frá vali á myndavélum til kerfisframkvæmdar, sniðið að þörfum þínum.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Allur réttur áskilinn. Vinsamlegast getið heimildar þegar vitnað er í:www.tucsen.com
