Technologia kontroli płytek

Przemysł półprzewodników wymaga zazwyczaj wydajnego i dokładnego wykrywania defektów powierzchni płytek, które pozwala na wykrycie skutecznych defektów i wykrywanie ich w czasie rzeczywistym. Bardziej powszechne technologie wykrywania powierzchni można podzielić na dwie kategorie: metodę kontaktową igłą i metodę bezdotykową. Metodę kontaktu reprezentuje metoda dotyku igłą; Metodę bezkontaktową można podzielić na metodę sił atomowych i metodę optyczną. W konkretnym zastosowaniu można je podzielić na obrazowe i nieobrazowe.
Jak sama nazwa wskazuje, metoda dotyku igłą polega na wykryciu kontaktu rysika z badanym materiałem. Jest to metoda wczesnego wykrywania powierzchni stosowana w przemyśle wytwórczym. Informacje o kształcie i konturze mierzonej powierzchni są przesyłane do czujnika za pośrednictwem rysika, dlatego szczególnie ważny jest rozmiar i kształt rysika. Zgodnie z zasadą wykrywania metody dotyku igły promień końcówki igły jest bliski 0, zanim możliwe będzie wykrycie prawdziwego konturu mierzonego obiektu. Jednak im cieńsza końcówka trzpienia, tym większy nacisk generowany na mierzoną powierzchnię, a trzpień jest podatny na zużycie i zarysowanie powierzchni mierzonego obiektu. W przypadku powlekanych warstw powierzchniowych i miękkich metali wykrywanie kontaktu łatwo może uszkodzić powierzchnię badanej próbki i generalnie nie jest przydatne.
W 1981 roku Binnig i Rohrer wynaleźli skaningowy mikroskop tunelowy (STM). STM wykorzystuje efekt tunelowania kwantowego, w którym końcówka igły i powierzchnia obiektu są mierzone jako dwa bieguny. Użyj bardzo cienkiej końcówki igły, aby zbliżyć się do powierzchni próbki, a gdy odległość jest bardzo mała, utworzy się połączenie tunelowe. Odległość pomiędzy końcówką igły a powierzchnią próbki jest utrzymywana na stałym poziomie, dzięki czemu końcówka igły porusza się trójwymiarowo po powierzchni próbki, a wysokość atomowa wykrywana przez końcówkę igły jest przesyłana do komputera. Po obróbce końcowej uzyskuje się trójwymiarową morfologię powierzchni mierzonego obiektu. Ze względu na ograniczenia stosowania STM Binnig i in. opracował mikroskop sił atomowych (AFM) oparty na STM. AFM wykrywa przyciąganie lub odpychanie pomiędzy końcówką igły a próbką, dzięki czemu można go stosować do materiałów przewodzących i nieprzewodzących.
Skaningowa mikroskopia optyczna bliskiego pola (SNOM) wykorzystuje charakterystykę bliskiego pola świetlnego w pobliżu powierzchni mierzonej próbki w celu wykrycia jej morfologii powierzchni. Jego rozdzielczość może znacznie przekraczać granicę rozdzielczości konwencjonalnych mikroskopów (λ/2).
Obecnie powszechnie stosowane metody obrazowania w przemyśle półprzewodników obejmują głównie automatyczną detekcję optyczną, detekcję promieni rentgenowskich, detekcję wiązką elektronów itp. Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) to narzędzie do badania obiektów mikroskopowych wynalezione w 1965 roku. SEM wykorzystuje elektron wiązkę skanującą próbkę, powodując emisję elektronów wtórnych przez próbkę. Elektrony wtórne mogą wytworzyć powiększony obraz powierzchni próbki. Obraz ten jest obrazowany i powiększany punkt po punkcie, z zachowaniem pewnego porządku. Zaletą SEM jest niezwykle wysoka rozdzielczość.
Technologia nieniszczących badań rentgenowskich w połączeniu z technologią cyfrowego przetwarzania obrazu pozwala na wykrywanie w wysokiej rozdzielczości wewnętrznych połączeń urządzenia. Agilent ma duży udział w rynku, a do jego typowych produktów należy system 5DX.
Technologia automatycznej inspekcji optycznej (AOI) to technologia wykrywania oparta na zasadach optycznych. Wykrywa defekty na powierzchni próbki poprzez ruch precyzyjnej platformy instrumentu, urządzenia do akwizycji obrazu w połączeniu z technologią cyfrowego przetwarzania obrazu. Zaletą jest to, że prędkość wykrywania jest duża. W ostatnich latach sprzęt AOI szybko się rozwinął w Chinach i można go uznać za sprzęt o stosunkowo dużym potencjale rynkowym. Technologia AOI uzyskuje obrazy za pomocą czujników CCD lub CMOS i przesyła je do komputera po konwersji analogowo-cyfrowej. Po cyfrowej obróbce obraz jest porównywany z obrazem standardowym.