Tecnología de inspección de obleas

La industria de los semiconductores generalmente requiere una detección de defectos en la superficie de las obleas eficiente y precisa, que pueda capturar defectos efectivos y lograr una detección en tiempo real. Las tecnologías de detección de superficies más comunes se pueden dividir en dos categorías: método de contacto con aguja y método sin contacto. El método de contacto está representado por el método de contacto con la aguja; El método sin contacto se puede dividir en método de fuerza atómica y método óptico. En uso específico, se puede dividir en imágenes y no imágenes.
Como sugiere el nombre, el método de contacto con la aguja consiste en detectar a través del contacto entre el lápiz y el material a inspeccionar. Es un método de detección temprana de superficies en la industria manufacturera. La información sobre la forma y el contorno de la superficie medida se transmite al sensor a través del lápiz, por lo que el tamaño y la forma del lápiz son particularmente importantes. Según el principio de detección del método de contacto con la aguja, el radio de la punta de la aguja se acerca a 0 antes de que sea posible detectar el contorno real del objeto a medir. Sin embargo, cuanto más delgada es la punta del lápiz, mayor es la presión generada sobre la superficie medida, y el lápiz es propenso a desgastarse y rayar la superficie del objeto a medir. Para capas de superficie recubiertas y metales blandos, la detección de contacto daña fácilmente la superficie de la muestra que se va a probar y, por lo general, no se puede utilizar.
En 1981, Binnig y Rohrer inventaron el microscopio de efecto túnel (STM). STM utiliza el efecto túnel cuántico, midiendo la punta de la aguja y la superficie del objeto como dos polos. Utilice una punta de aguja extremadamente fina para acercarse a la superficie de la muestra y, cuando la distancia es muy cercana, se forma una unión de túnel. La distancia entre la punta de la aguja y la superficie de la muestra se mantiene constante, de modo que la punta de la aguja se mueve tridimensionalmente sobre la superficie de la muestra y la altura atómica detectada por la punta de la aguja se transmite a la computadora. Tras el posprocesamiento se obtiene la morfología tridimensional de la superficie del objeto que se está midiendo. Debido a las limitaciones del uso de STM, Binnig et al. desarrolló un microscopio de fuerza atómica (AFM) basado en STM. AFM detecta la atracción o repulsión entre la punta de la aguja y la muestra, por lo que puede usarse para materiales conductores y no conductores.
La microscopía óptica de barrido de campo cercano (SNOM) utiliza las características del campo de luz cercana cerca de la superficie de la muestra que se mide para detectar su morfología de superficie. Su resolución puede superar con creces el límite de resolución de los microscopios convencionales (λ/2).
Actualmente, los métodos de detección de imágenes comúnmente utilizados en la industria de semiconductores incluyen principalmente detección óptica automática, detección de rayos X, detección de haz de electrones, etc. El microscopio electrónico de barrido (SEM) es una herramienta para estudiar objetos microscópicos inventada en 1965. SEM utiliza un electrón haz para escanear la muestra, haciendo que la muestra emita electrones secundarios. Los electrones secundarios pueden producir una imagen ampliada de la superficie de la muestra. Esta imagen está representada y ampliada punto por punto, y hay un cierto orden. La ventaja del SEM es que la resolución es extremadamente alta.
La tecnología de pruebas no destructivas de rayos X combinada con la tecnología de procesamiento de imágenes digitales puede realizar una detección de alta resolución de las conexiones internas del dispositivo. Agilent tiene una alta cuota de mercado y sus productos típicos incluyen el sistema 5DX.
La tecnología de inspección óptica automática (AOI) es una tecnología de detección basada en principios ópticos. Detecta defectos en la superficie de la muestra mediante el movimiento de la plataforma del instrumento de precisión, el dispositivo de adquisición de imágenes combinado con la tecnología de procesamiento de imágenes digitales. La ventaja es que la velocidad de detección es rápida. Los equipos AOI se han desarrollado rápidamente en China en los últimos años y se puede considerar que tienen un potencial de mercado relativamente alto. La tecnología AOI obtiene imágenes a través de sensores CCD o CMOS y las transmite a la computadora después de la conversión de analógico a digital. Después del procesamiento de la imagen digital, se compara con la imagen estándar.