半导体行业在产品的小型化及多功能化、提高生产效率、削减成本等方面的竞争日趋激烈。在图形细微化、晶片大口径化发展的同时,市场对品质保障的要求越来越高,研究开发及检测的速度也变得重要了起来。
下面我们将为您介绍使用新型4K数码显微系统,改变半导体行业传统检测模式,大幅实现高端化、高效化的应用案例。

半导体晶片、IC图形的显微镜观察与测量

晶片的大口径化与新要求

晶片是半导体制造中不可或缺的重要元件。在元件微小化的背景下,市场对半导体产品的需求正在日益趋向于小型、高功能、高品质。围绕如何更高效地生产高附加值产品,各家企业正在研究开发、生产技术、品质管理等方面展开激烈的角逐。

以硅晶片为例,通过增大口径,一次性生产大量芯片,借此提高生产效率的生产方法开始受到关注。围绕降低缺陷造成的损失、提高平面度、削减成本等需求,晶片的大口径化是业内多年来的研究重点。在兼顾大口径化与平面化方面,双面研磨晶片的优势比单面研磨晶片更大,直径12英寸的双面研磨晶片已经成为了市场主流。近年来,12英寸以上的晶片也已经面世,将来可能还会推广15英寸以上的晶片。为了实现更加稳定的晶片品质,进一步提高IC芯片的生产效率,业内正在不断推进研究开发。

而在电路图形构建方面,能够对支持MEMS的细微图形进行高效印刷的高精细丝网印刷,无需制版即可根据数据涂布图形,实现少量多品种高效生产、快速试作及验证的喷墨涂布机(喷墨打印机)等技术正在受到关注。在这样的背景下,更高精度的快速观察、检测及评估成为了市场的重要需求。

晶片/IC图形的观察、检测及传统难题

在晶片、IC芯片等半导体的研究开发和品质保障中,基于放大观察的检测与评估是不可或缺的重要环节。
在半导体制造中,极其细微的缺陷及异物附着(污染)都有可能引发不良,一直以来,业内都会用装载器搬运被检物,再用包括光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)在内的多种设备实施观察检测。但是近年来,随着市场竞争的白热化,观察部位的细微化,观察检测不仅要求高精度,对速度也提出了更高的要求,传统设备面临的下列难题也随之凸显出来。

传统观察方法面临的难题

光学显微镜
在对细微化图形等进行高倍率观察时,由于普通显微镜分辨率不足,在观察细节部分时,必须换用扫描电子显微镜(SEM)、激光显微镜等设备,这样事先准备等工作会耗费大量的时间。
要花很长时间进行观察,才能找到细微的污染。
角度固定,无法对晶片的端面(边缘)进行观察。
不能进行各类测量,需要搬运到其他检测仪上进行定位、测量,增加了检测工序。
扫描电子显微镜(SEM)
用装载器搬运至真空室后,抽真空之类的预处理非常耗时。
只能用黑白图像进行观察,能够检测的内容有限。

晶片/IC图形观察、检测的全新解决方案

为了解决传统光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)的难题,提供更高水准的观察环境,20多年来,基恩士始终致力于收集客户心声,持续开展数码显微系统的优化。凝聚4K等先进技术,让数码显微系统大步迈进的集大成之作,就是高精细4K数码显微系统“VHX系列”。

在晶片及IC图形检测中,使用1台“VHX系列”,就能借助高分辨率4K图像,实现近乎于SEM的高倍率清晰观察分析,完成2D/3D测量、自动面积测量等多项检测,下面我们就将为您介绍相关的应用案例。

用4K“Optical Shadow Effect Mode”观察晶片

4K数码显微系统“VHX系列”借助专门设计的高分辨率HR镜头、4K CMOS和照明,实现了全新的观察方法“Optical Shadow Effect Mode”。
“多方向照明变化分析”功能能够分析多方向照明拍摄到的图像变化(对比度),借此可以检测到表面的细微凹凸。 借助近乎于SEM的高清观察图像,可以对晶片表面的细微凹凸形状进行清晰观察。

可以将颜色信息叠加到Optical Shadow Effect Mode图像上,同时显示凹凸信息和颜色信息。还能用颜色表示凹凸信息,更加简明易懂地呈现信息。

用4K数码显微系统“VHX系列”拍摄的晶片表面“Optical Shadow Effect Mode”图像
普通(1500×)
普通(1500×)
Optical Shadow Effect Mode图像(1500×)
Optical Shadow Effect Mode图像(1500×)

晶片边缘的观察、测量

4K数码显微系统“VHX系列”配备了“全方位观测系统”,可实现晶片端面(边缘)的倾斜观察。
利用大景深和“实时深度合成”功能,在高倍率观察时也能对晶片表面、端面、不良部位等所有细节拍摄全幅对焦的清晰4K图像。
还能直接用高分辨率的放大图像进行准确的二维尺寸测量、不良部位3D形状/轮廓测量等操作,用1台设备就能流畅快速地完成一系列操作。

晶片边缘的观察、测量
用4K数码显微系统“VHX系列”进行晶片边缘的观察、2D测量
边缘的高倍率观察
边缘的高倍率观察
端面(边缘)的2D测量
端面(边缘)的2D测量
用4K数码显微系统“VHX系列”进行晶片边缘的不良观察、3D测量
边缘不良的倾斜观察(高倍率/低倍率图像、3D形状测量、轮廓测量)
边缘不良的倾斜观察(高倍率/低倍率图像、3D形状测量、轮廓测量)

晶片加工处理缺陷的观察、分析

与传统的普通光学显微镜相比,4K数码显微系统“VHX系列”能够实现约20倍以上的景深。还配备了“HDR功能”,能够利用快门速度不同的多张图像,获取高灰度级、高对比度的图像。对于对比度极低的高反射率目标物,也能通过简单操作实现细微缺陷的快速分析。
还能用少量图像创建3D图像、测量3D形状,利用高度彩色图像获取缺陷部位凹凸的测量值并进行分析。还能用“自动面积测量工具”测量光掩膜,显示测量值和柱状图,实现了作业效率的飞跃性提升。

用4K数码显微系统“VHX系列”分析光刻胶膜的缺陷部位
左:普通/右:HDR图像
左:普通/右:HDR图像
用3D图像确认结构,并进行高度彩色显示、3D形状测量
用3D图像确认结构,并进行高度彩色显示、3D形状测量
用3D图像确认结构,并进行高度彩色显示、3D形状测量
光掩膜的自动面积测量
光掩膜的自动面积测量

晶片上所附异物的观察与3D形状测量

4K数码显微系统“VHX系列”支持最高6000倍的高倍率观察,可获得高分辨率的4K图像。通过对晶片上附着的细微异物进行高倍率观察,还能直接完成次微米级的3D形状测量。还能对异物任意截面的轮廓实施测量,用显微系统完成包括高水准观察、精细测量在内的一系列操作。结合“自动面积测量、计数功能”,还能自动分析清洁度。
基恩士还能够根据客户需求定制选装系统,可以加装装载器之类的功能。

用4K数码显微系统“VHX系列”测量异物的轮廓
晶片上所附异物的轮廓测量
晶片上所附异物的轮廓测量

如需了解“VHX系列”详情及产品阵容,欢迎点击下列按钮,下载查阅产品目录。
如需咨询产品及定制系统等信息,随时欢迎您点击“咨询/询价”按钮进行咨询。

IC图形的高分辨率观察

4K数码显微系统“VHX系列”配备了高分辨率HR镜头与4K CMOS,可进行高分辨率拍摄。使用普通显微系统进行IC图形的高倍率观察时,可能会发生分辨率不足导致图像模糊的情况。“VHX系列”则能够拍摄高分辨率4K图像,对细微的IC图形进行高精细观察。

用4K数码显微系统“VHX系列”观察IC图形
左:传统显微系统/右:用“VHX系列”进行高精细拍摄(3000×)
左:传统显微系统/右:用“VHX系列”进行高精细拍摄(3000×)

IC图形的整体图像观察与变焦观察

4K数码显微系统“VHX系列”配备了高分辨率HR镜头与电动镜头转换器,能够通过直观操作,进行20至6000倍镜头的自动转换,实现“无缝缩放”。
还配备了“导航实时合成”功能,即使改变高倍率观察的位置,也能呈现全幅对焦的高分辨率图像。只需点击需要观察的位置,就能用简单操作自动完成载物台移动和深度合成。在对存在细微凹凸的IC表面图形进行高倍率观察时,能够以涵盖整个视野的清晰图像进行观察。
利用“超高速图像拼接”功能,只需按下按钮,就能在不偏移的状态下快速拼接出高倍率、高分辨率的4K图像,以高达50000 × 50000像素的大视野拍摄全幅对焦的整体图像。通过简单操作就能快速达成各类观察目的。

用4K数码显微系统“VHX系列”进行IC图形的整体图像、高倍率观察
IC图形整体图像观察
IC图形整体图像观察
IC图形高倍率观察
IC图形高倍率观察

IC图形的3D形状测量

对于凹凸不平的IC图形,4K数码显微系统“VHX系列”也能通过合成对焦位置不同的图像,瞬间获取全幅对焦的图像。运用上述数据进行“3D显示”,还能从各个角度自由观察IC图形的表面形状。
还能直接利用高度数据进行准确的轮廓测量,大幅提高检测效率。

用4K数码显微系统“VHX系列”进行IC图形的3D显示
IC图形的3D显示
IC图形的3D显示

半导体领域强有力的新伙伴——VHX系列

除了上文中介绍的功能外,高精细4K数码显微系统“VHX系列”还配备了各类能够在研究开发及生产现场有效发挥作用的其他功能。仅用1台设备,就完成包括半导体晶片/IC图形放大观察、分析、2D/3D测量在内的各类操作,还能用获取的图像及数值自动创建报告。
利用高水准的自动控制及图像处理,能够通过不受熟练度影响的简单操作,快速获取清晰的4K图像。在这些功能的帮助下,检测精度和作业速度可同时实现飞跃性的提升。

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