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量检测设备

芯片制造超过1000道工序,每步良率99.9%最终良率也只有36.8%,半导体量检测设备是实现芯片制程亚纳米级精度管控的核心装备,面临多物理场耦合干扰、吞吐效率与精度互斥、高维护成本等挑战,直驱自动化技术凭借其革命性的结构设计与控制性能,支持高速高加速度运动,显著提升设备稼动率及长期稳定性,满足先进制程对检测效率和精度的双重需求,成为高端半导体量检测装备升级的“零缺陷”核心驱动力。

量检测设备

应用与解决方案

晶圆光学缺陷检测设备应用

晶圆缺陷检测设备是用在半导体晶圆制造的工序中,尤其是前道工序中非破坏性的、高精度、高速度地识别、定位和分类晶圆表面或亚表面微小物理缺陷、污染物以及图形化结构异常,具有高灵敏度能够检测纳米级的微小缺陷,如:颗粒、划痕、残留物和图形偏差,而且随着晶圆尺寸增大(300mm~450mm)和工艺节点缩小(5nm, 3nm及更小),需要在极短时间内完成全片或关键区域的检测,同时高精度定位缺陷的位置坐标,通常结合多种检测模式,如:明场、暗场、电子束、X射线等以适应不同材料和缺陷类型。

雅科贝思可以根据客户要求定制多轴超精密运动平台解决方案,如:下面是根据客户要求定制批量交付的高性能XYZT多轴堆叠大理石超精密运动平台,搭配多轴协同控制算法与振动抑制的驱控系统,集成纳米级高分辨率编码器,拥有极高扫描速度,支持高吞吐量要求和实时动态补偿技术,极大地提升了精密运动平台动态响应速度和定位精度,
●XY轴重复定位精度±0.5μm,最大速度1000mm/s
●Z轴直线度/平面度2um, 可支持气缸或磁弹簧平衡
●T轴最大速度300deg/s
●可选隔振模块
●可根据客户要求升级性能参数
随着工艺节点进入5nm、3nm及以更小,对缺陷检测的分辨率和定位精度要求达到原子尺度,任何微小的振动都会导致成像模糊或测量误差,同时覆盖300mm甚至450mm晶圆的大范围运动,雅科贝思也相应地推出大行程高精度的多自由度运动的超精密气浮平台,可选主动减振技术模块,XY轴全气浮设计,重复精度±50nm,直线度与平面度可达±1μm,可以采用碳化硅材质,也可以采用陶瓷材质,具有高刚性,低热膨胀性,平台具有优异动态性能, 低速度波动性等,兼容所有英寸晶圆检测场景,助力客户晶圆缺陷检测效率提升。

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电子束缺陷检测应用

半导体电子束缺陷检测设备是一种利用聚焦电子束扫描半导体晶圆表面,通过探测电子与样品相互作用产生的各种信号,如:二次电子和背散射电子等来发现、识别和分析纳米尺度缺陷以及电性功能缺陷的高精度设备,可实现纳米级高分辨率成像、高速扫描、实时图像处理与智能缺陷分类等,能够检测到光学检测设备无法发现的微小缺陷,虽然检测速度相对较慢,但能对半导体表层下的电学性能和物理性能进行定性评价,由此可见电子束缺陷检设备技术复杂程度较高,不仅需要精密的设计和制造,还需要同时配备高精度、高速度、高真空、高稳定性和多自由度的超精密运动控制系统。
电子束检测系统要求:
●高真空:使电子在行进过程中不受阻碍,真空运动平台高扫描速度与定位精度,超低速度波动;
●高电压:从电子源拉出电子并使其沿镜筒向下加速,一般加速电压10Kv~200Kv,加速电压越高,检测时分辨率越高,电子束的直进性会更好,前散射效应减弱,线宽值可以更小,缺陷更易于被检测;

雅科贝思可以根据客户要求定制超精密真空电子束检测专用的运动平台解决方案,如:下面是根据客户要求定制12寸晶圆XY超精密真空运动平台,XY轴采用AWM系列低发热真空无铁芯直线电机。
●最大速度350mm/s
●速度波动率<0.4%@100mm/s
●静态抖动±2nm
●重复定位精度±0.3μm
●适用于高真空环境10⁻⁷Torr
雅科贝思电子束检测XY轴真空精密运动平台解决方案突破了传统传动方式在超高真空环境中面临多重制约的技术挑战,如:机械传动热膨胀引发定位漂移,电磁干扰影响电子束聚焦精度等,XY轴超精密运动平台可以搭配多轴协同控制算法与振动抑制的驱控系统,集成纳米级高分辨率编码器,极大地提升了精密运动平台动态响应速度和定位精度,推进电子束缺陷检测设备向更高速、更高精度、更智能化的方向发展,为芯片制造良品率的提升,尤其是2纳米及以下逻辑芯片、高密度DRAM、200层以上3D NAND等先进工艺的良品率提升提供关键支撑。

雅科贝思可单独提供AWM系列直线电机,具有真空兼容,无齿槽力,较大的持续推力和峰值力,持续推力 Fcn=4.5N~769.1N,峰值推力Fpk=22.3N~3845.3N,真空兼容1×10-7Torr,多线圈长度可选,满足半导体电子束检测等先进制程设备对高速、超高精度运动的需求。

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光学膜厚量测(兼容OCD)应用

光学膜厚量测设备(兼容OCD)支持光学关键尺寸(OCD)量测的光学膜厚检测系统,主要是通过光谱椭偏技术实现对半导体结构,如:线宽、槽深、侧壁倾角等的非破坏的、高精度量测,同时兼容膜厚与多维形貌分析,可以做多参数集成量测,同时获取膜厚、关键尺寸(CD)、叠加误差等参数,以及高精度光谱能力,采用双旋转补偿器技术,覆盖深紫外至红外波段,提升深紫外灵敏度。

雅科贝思可以根据客户要求定制多轴超精密运动平台解决方案,如:下面是根据客户要求定制交付的XYZT超精密运动平台,搭配多轴协同控制算法与振动抑制的驱控系统,集成纳米级高分辨率编码器,支持实时动态补偿技术可提升精密运动平台的动态响应速度和定位精度,
●XY轴重复定位精度±0.5μm
●加速度1g
●Z轴重复定位精度±0.5μm
●T轴加速度8E4deg/s²,重复定位精度±3arcsec
●可选liftpin结构

雅科贝思提供精密运动平台解决方案适用于所有尺寸晶圆,实时测量晶圆膜厚厚度及其关键尺寸,满足半导体制造中多层堆叠结构的在线检测需求,保障工艺一致性,可以满足半导体量测设备纳米级稳定性需求。

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套刻量测应用

套刻量测设备是用于测量半导体制造中不同光刻层之间图形对准精度的设备,套刻误差定义为相邻两层电路图案中心位置的平面偏移量,其精度直接影响芯片良率,一般情况下,误差超过光刻分辨率1/3~1/5即可能导致电路失效,主要是通过光学显微成像系统,如:衍射DBO或成像式IBO来捕获晶圆上的套刻标记,利用数字图像算法计算两层标记中心的相对位移,精度需达纳米级,先进制程要求<1nm,测量速度需匹配产线高速节拍。

雅科贝思可以根据客户要求定制多轴超精密运动平台解决方案,如:下面是根据客户要求定制交付的XYZT超精密运动平台,搭配多轴协同控制算法与振动抑制的驱控系统,集成高精度低栅距编码器,支持实时动态补偿技术,与低发热高功率密度直驱电机配合,确保曝光焦深范围内图形清晰,极大地提升了精密运动平台动态响应速度,适用于所有尺寸晶圆实时进行套刻测量,可选主动隔振器,
●XY轴最高速度1.5m/s,加速度2.5g
●XY轴重复定位精度±0.4μm,位置稳定性±2nm
●XY轴几何误差平面度≤5μm,垂直度≤7.5μm
●Z轴重复定位精度±0.3μm
●T轴重复定位精度±2arcsec ,位置稳定性±0.01arcsec
套刻量测设备是半导体前道制程良率管控的核心,高稳定性直驱型精密运动平台技术将会推动套刻量测设备朝向更高精度(亚纳米级)、更快响应(多轴协同)、更强智能化演进。

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