2025/10/17Puslaidininkiai yra tiksliausi technologiniai pasiekimai šiuolaikinėje pramonėje. Proceso mazgams tobulėjant nuo 7 nm ir 5 nm iki 3 nm ir daugiau, Moore'o dėsnio fizinės ribos optinio tikrinimo tikslumui sukėlė precedento neturinčius iššūkius.
Ultravioletinių (UV) spindulių technologija – dėl trumpesnių bangos ilgių, didesnės fotonų energijos ir unikalių optinių savybių – tapo pagrindiniu sprendimu, padedančiu įveikti šiuos tikslumo apribojimus.puslaidininkių patikraTačiau, nepaisant didelio UV šviesos šaltinių ryškumo, efektyvus fotonų signalas, pasiekiantis detektorių, po optinio perdavimo ir mėginio sklaidos išlieka itin silpnas. Be itin jautrių vaizdavimo metodų daugelį submikroninių ir net nanometro mastelio defektų būtų beveik neįmanoma tiksliai nustatyti.
Štai kodėl didelio jautrumo UV kameros yra svarbiausias ryšys tarp šviesos šaltinio ir patikrinimo rezultatų. Jos ne tik lemia, ar galima užfiksuoti itin silpnus signalus, bet ir tiesiogiai veikia patikrinimo tikslumą bei efektyvumą. Šiame straipsnyje sistemingai analizuosime skirtingų UV bangos ilgių juostų taikymo charakteristikas ir vaizdavimo iššūkius puslaidininkių patikros srityje. Bus pateikti realūs atvejai, kurie padės jums pasirinkti tinkamiausią UV kamerą įvairiems patikrinimo scenarijams.
Atvejų analizės arba realaus pasaulio taikymas
i) 365 nm: mikronų lygio didelės spartos patikra
1. Paraiškos kontekstas
365 nm bangos ilgis yra UVA juostoje (315–400 nm). Trumpesnis bangos ilgis, palyginti su matoma šviesa, leidžia pasiekti mažesnę difrakcijos ribą ir didesnę skiriamąją gebą. Skirtingai nuo giliosios UV spinduliuotės, 365 nm šviesos šaltiniai ir optiniai komponentai yra brandesni, ekonomiškesni ir efektyvesni. Dėl šios priežasties 365 nm bangos ilgis plačiai naudojamas puslaidininkių korpusų ir bandymų srityje, siekiant atlikti didelio ploto patikrą ir greitą mikronų lygio defektų patikrą.
1-1 pav.: Tipiniai scenarijai ir defektų pavyzdžiai puslaidininkių pakavimo ir testavimo srityje
2. Vaizdavimo iššūkiai
Kad atitiktų didelės spartos skenavimo gamybos linijose reikalavimus, kameros turi derinti didelį UV jautrumą su dideliu kadrų dažniu. Įprastos didelės spartos pramoninės kameros paprastai turi ribotą atsaką UV diapazone, o kvantinis efektyvumas dažnai būna mažesnis nei 30 %, todėl sunku pasiekti aukštą signalo ir triukšmo santykį esant dideliam kadrų dažniui.
3. Rekomenduojama kamera
1-2 pav.: Rekomendacija dėl UVA kameros
„Tucsen Libra UV Global Shutter“ kamera pasiekia 48 % kvantinį efektyvumą esant 365 nm bangos ilgiui, todėl ji yra viena geriausių UVA kamerų ir užtikrina tikslų defektų aptikimą. Dėl didelio 152 kadrų per sekundę kadrų dažnio ir pasaulinio užrakto ji užtikrina aiškius vaizdus net ir greitai judančiose gamybos platformose, patenkindama greitųjų gamybos linijų efektyvumo reikalavimus.
ii) 266 nm: Submikroninis didelio tikslumo patikrinimas
1. Paraiškos kontekstas
266 nm bangos ilgis priklauso UVC juostai (100–280 nm), pasižyminčiai didesne fotonų energija ir trumpesniu bangos ilgiu, todėl galima aptikti submikroninius defektus ir gauti didelio kontrasto vaizdus. Tipinės taikymo sritys apima priekinės plokštelės tamsaus lauko defektų tikrinimą, plonų sluoksnių storio ir vienodumo analizę bei fotoliuminescencijos eksperimentus.
2-1 pav.: Puslaidininkinių plokštelių tyrimas tamsiuoju lauku (itin silpni sklaidos signalai)
2. Vaizdavimo iššūkiai
● Tiksliniai defektai dažnai būna mažesni nei mikronas, todėl gaunami itin silpni signalai, kuriems reikalingas didelis kvantinis efektyvumas (> 60 %) ir mažas triukšmo lygis.
● Dėl silicio pagrindu pagamintų detektorių medžiagų apribojimų standartinių jutiklių jautrumo lygiai dažnai neatitinka profesionaliems patikrinimams reikalingų lygių.
2-2 pav.: UVC kameros rekomendacija
„Tucsen Gemini 8KTDI sCMOS“ kamerane tik pasiekia aukštą 63,9 % UV kvantinį efektyvumą esant 266 nm bangos ilgiui, bet ir jo TDI (laiko uždelsimo integravimo) funkcija dar labiau pagerina UV vaizdo signalo ir triukšmo santykį. Tai sumažina signalo slopinimą, kurį sukelia gilios UV šviesos absorbcija ore.
Dėl aukšto dažnio veikimo (1 MHz esant 8K TDI), kartu su stabilia „Tucsen“ aušinimo technologija ir didelio tikslumo DSNU/PRNU korekcija, kamera ne tik slopina šiluminio triukšmo trukdžius, bet ir užtikrina tolygesnį vaizdo foną. Tai užtikrina greitą ir didelio tikslumo defektų analizę priekiniame etape.plokštelių defektų patikrinimas.
iii) 193 nm: pagrindiniai mazgai nanolygmens procesuose
1. Paraiškos kontekstas
193 nm bangos ilgis yra DUV (100–200 nm) giliosios ultravioletinės juostos dalis ir yra pagrindinis šviesos šaltinis fotolitografijoje (ArF eksimerinis lazeris). Jis atlieka labai svarbų vaidmenį procesuose, kuriuose yra 20 nm ir sudėtingesni mazgai. Tikrinimo fazėje 193 nm bangos ilgis plačiai naudojamas kaukės defektams aptikti ir fotorezisto raštams tikrinti, atskleidžiant submikrono ir net nano lygio defektus, taip užtikrinant didelio tikslumo procesų stebėjimą.
3-2 pav.: Puslaidininkių defektų tikrinimo tamsiuoju lauku pavyzdžiai
2. Vaizdavimo iššūkiai
● 193 nm bangos ilgio šviesą stipriai sugeria ore esantis deguonis ir vandens garai, todėl signalas gerokai susilpnėja. Taikymams, kuriems reikalingi ilgesni optiniai keliai, gali prireikti vakuumo arba inertinių dujų aplinkos.
● Įprasti silicio pagrindu pagaminti detektoriai turi ribotą atsaką į didelės energijos 193 nm fotonus. Paprastai reikalingi foninio apšvietimo (BSI) lustai, dažnai kartu su specialiais optimizavimo procesais, siekiant padidinti kvantinį efektyvumą.
● Siekiant užtikrinti aukštą signalo ir triukšmo santykį esant silpnam signalui ir stabilų ilgalaikį veikimą, kameros turi būti su giliu aušinimu ir mažo triukšmo konstrukcija.
3. Rekomenduojama kamera
3-3 pav.: Rekomenduojamos DUV/EUV kameros
Techniniai iššūkiai ir sprendimai UV vaizdavimui puslaidininkiuose
Techniniai iššūkiai UV vaizdavime
1. Signalo slopinimas
UV spinduliai, ypač trumpesnių bangų ilgių, yra labai jautrūs silpnėjimui, kai sklinda per orą. Šis silpnėjimas atsiranda dėl absorbcijos vandens garuose ir deguonyje atmosferoje, o tai silpnina signalą ir sumažina aptikimo galimybes. Puslaidininkių tikrinimo metu, kai nustatomi defektai dažnai yra submikrono arba nano dydžio, šis signalo praradimas gali smarkiai paveikti vaizdo gavimo tikslumą.
2. Jutiklio jautrumas
Įprasti silicio pagrindu pagaminti jutikliai dažnai sunkiai užtikrina pakankamą jautrumą didelės energijos UV spinduliams, ypač esant bangos ilgiams, tokiems kaip 193 nm ir 266 nm. Todėl tampa būtina naudoti specializuotus foninio apšvietimo (BSI) lustus ir optimizuotas optines sistemas. Be šių patobulinimų pasiekti didelį kvantinį efektyvumą ir mažą triukšmą UV vaizdavime yra beveik neįmanoma.
3. Šiluminis ir aplinkos triukšmas
Kadangi UV vaizdavimo sistemos veikia esant prastam apšvietimui, net ir nedideli aplinkos pokyčiai ar kameros skleidžiamas šiluminis triukšmas gali smarkiai sumažinti užfiksuotų vaizdų kokybę. Siekiant užtikrinti optimalų veikimą puslaidininkių gamybos aplinkoje, aukščiausios klasės UV kamerose turi būti įdiegtos pažangios aušinimo sistemos ir mažai triukšmo keliančios konstrukcijos.
Sprendimai iššūkiams įveikti
● Vakuuminė arba inertinių dujų aplinka
Siekiant neutralizuoti signalo silpnėjimą dėl atmosferos sugerties, puslaidininkių tikrinimo procesai, naudojant UV spindulius, kurių bangos ilgiai yra tokie kaip 193 nm, dažnai atliekami vakuume arba inertinių dujų aplinkoje. Tai sumažina oro poveikį signalo kokybei.
● Jutikliai su foniniu apšvietimu (BSI)
BSI jutikliai yra specialiai sukurti UV kamerų jautrumui padidinti, kad jos galėtų efektyviau reaguoti į didesnės energijos UV šviesą. Šie jutikliai padeda pagerinti kvantinį efektyvumą ir leidžia tiksliau vaizduoti defektus esant mažesniems bangos ilgiams.
●Pažangus aušinimas ir mažo triukšmo lygis
Siekiant sumažinti šiluminį triukšmą, į didelio našumo UV kameras integruojami pažangūs aušinimo sprendimai (pvz., „Peltier“ aušinimas). Tai užtikrina stabilų ir patikimą ilgalaikį veikimą, išlaikant žemą triukšmo lygį aukštos kokybės vaizdams.
Į ką atkreipti dėmesį renkantis UV kamerą
Tinkamos UV kameros puslaidininkių patikrai pasirinkimas apima daugiau nei vien tik didžiausios skiriamosios gebos kameros pasirinkimą. Štai keli pagrindiniai veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti:
1. Kvantinis efektyvumas (QE)
Kvantinis efektyvumas matuoja, kaip efektyviai kameros jutiklis paverčia įeinančius UV fotonus naudingais elektriniais signalais. Didesnis kvantinis efektyvumas reiškia geresnį jautrumą ir signalo fiksavimą, o tai ypač svarbu atliekant puslaidininkių patikras, kur defektai dažnai yra submikrono arba nano dydžio.
2. Triukšmo charakteristikos
Triukšmas, tiek terminis, tiek elektroninis, gali trukdyti vaizdavimo procesui, ypač kai dirbama su silpnais UV signalais. Norint gauti aiškius, aukštos kokybės vaizdus, kurie tiksliai atspindi defektus, labai svarbu pasirinkti UV kamerą su mažu triukšmo lygiu.
3. Bangos ilgių diapazonas
Skirtingiems defektų tipams ir pritaikymams geriau tinka skirtingi bangos ilgiai. Kameros, turinčios specifinius bangos ilgius (365 nm, 266 nm, 193 nm), turėtų būti parenkamos atsižvelgiant į tikslinį puslaidininkinį procesą. Bangos ilgio sąveikos su tiriama medžiaga supratimas padeda maksimaliai padidinti defektų aptikimą.
4. Aušinimo sistemos
Didelio našumo UV kamerose, ypač naudojamose pramoninėje aplinkoje, pažangios aušinimo sistemos yra būtinos siekiant sumažinti šiluminį triukšmą ir užtikrinti stabilų veikimą ilgą laiką.
5. Kadrų dažnis
Didelės spartos puslaidininkių gamybos linijoms reikalingas didelis kadrų dažnis, kad būtų galima užfiksuoti greitai judančius defektus. Pasirinkus UV kamerą su optimaliu kadrų dažniu (pvz., 152 kadrai per sekundę esant 365 nm bangos ilgiui), užtikrinama, kad kamera gali atlikti greitus tikrinimo ciklus neprarandant vaizdo kokybės.
6. Integracija su esama įranga
UV kamera turi sklandžiai integruotis su esamomis puslaidininkių tikrinimo ir gamybos sistemomis. Atsižvelkite į tokius veiksnius kaip duomenų sąsajos pralaidumas, sinchronizavimo galimybės su tiekiančia ir tiekiančia įranga bei suderinamumas su dabartinėmis optinėmis sistemomis.
UV vaizdavimo technologijų ir kitų metodų palyginimas
UV vaizdavimas turi keletą pranašumų, palyginti su tradiciniais tikrinimo metodais, tačiau jis taip pat turi savų iššūkių. Štai palyginimas su kitomis įprastomis technologijomis:
1. UV vaizdavimas ir optinė patikra
Optiniai tikrinimo metodai dažnai remiasi matoma šviesa, kurią riboja difrakcija, todėl jie netinka aptikti submikronų ir nano lygio defektų. Kita vertus, UV vaizdavimas siūlo trumpesnius bangos ilgius, todėl pasiekiama didesnė skiriamoji geba ir galimybė tiksliau nustatyti mažesnius defektus.
2. UV vaizdinimas ir elektroninė mikroskopija (EM)
Nors elektroninė mikroskopija leidžia gauti labai detalius vaizdus, ji paprastai yra lėtesnė ir brangesnė. UV vaizdavimas yra greitesnis ir ekonomiškesnis sprendimas didelės spartos gamybos linijoms, tuo pačiu užtikrinant tinkamą daugelio puslaidininkių defektų skiriamąją gebą.
3. UV vaizdavimas ir rentgeno spindulių patikra
Rentgeno spindulių tyrimas yra naudingas nustatant vidinius defektus, tačiau jo taikymas ribotas aptinkant paviršiaus anomalijas, ypač ant plonų sluoksnių arba medžiagų, kurios efektyviai nesąveikauja su rentgeno spinduliais. UV vaizdavimas puikiai tinka paviršiaus defektams aptikti ir labiau tinka puslaidininkių procesų stebėjimui, pavyzdžiui, kaukių patikrinimui.
UV kamerų pasirinkimo strategijos santrauka
Nuo UVA iki EUV, trumpėjant UV bangos ilgiui, tikrinimo sudėtingumas didėja, kartu su didesniais kamerų našumo reikalavimais. Kameros turi pasižymėti didesniu kvantiniu efektyvumu (QE), mažesniu triukšmo lygiu ir puikiu sistemos stabilumu, kad būtų užtikrintas aiškus ir patikimas vaizdas esant itin silpnam signalui. Būdama viena iš nedaugelio tiekėjų Kinijoje, siūlančių UV kamerų sprendimus, apimančius visą spektrą nuo UVA iki EUV, „Tucsen“ gali pasiūlyti jums didelio patikimumo produktus ir našumo garantijas įvairiems tikrinimo etapams.
Puslaidininkių gamybos ir patikros srityje kameros pasirinkimas turi atitikti ne tik UV bangos ilgį, bet ir visapusiškai atsižvelgti į tokius veiksnius kaip optinės sistemos, spektrinis atsakas, platformos skenavimo greitis, duomenų sąsajos pralaidumas ir sinchronizavimas su tiekiamąja, tiek perduodama įranga. Jei planuojate diegti UV vaizdavimo sprendimus savo įrangos sistemoje, susisiekite su mumis. Mūsų techninė komanda teiks visapusišką techninę pagalbą – nuo kameros pasirinkimo iki sistemos įdiegimo, pritaikytą jūsų taikymo poreikiams.
„Tucsen Photonics Co., Ltd.“ Visos teisės saugomos. Cituojant prašome nurodyti šaltinį:www.tucsen.com
