В производстве полупроводников качество пластин напрямую влияет на производительность, выход годных изделий и надежность устройства. Комплексное тестирование качества пластин гарантирует, что конечный продукт соответствует строгим спецификациям и ожиданиям клиентов. В этой статье описываются основные этапы тестирования качества пластин, типичные методы, соответствующие параметры и передовые практики для поддержания согласованности и прослеживаемости.

1. Визуальный осмотр пластины и качество поверхности

Визуальный осмотр — это первая линия защиты при контроле качества пластин. Он включает в себя проверку пластин на наличие дефектов поверхности, загрязнений, царапин, сколов и неровностей рисунка. Выполнение этого этапа на ранней стадии помогает обнаружить проблемы до того, как начнется дорогостоящая последующая обработка.

1.1 автоматизированный оптический контроль (АОИ)

Автоматизированные оптические системы контроля сканируют пластины с помощью камер высокого разрешения и алгоритмов обработки изображений. Они сравнивают изображения в реальном времени с эталонными образцами, выявляют отклонения и классифицируют дефекты по типу и степени серьезности. К типичным дефектам относятся точечные отверстия, белые пятна, черные пятна, поверхностные частицы и микроцарапины.

1.2 ручная проверка

Хотя автоматизация позволяет обрабатывать большинство пластин, ручная проверка остается незаменимой. Операторы используют микроскопы или лупы для осмотра проблемных областей, отмеченных системами AIO, или краевых зон, где оптический доступ ограничен. Этот этап гарантирует, что незначительные неровности, такие как краевые микротрещины или включения в подложке, не будут пропущены.

1.3 измерение шероховатости и плоскостности поверхности

Пластины должны соответствовать жестким допускам на шероховатость поверхности (ra) и плоскостность (ttv, общее отклонение толщины). Такие приборы, как щуповые профилометры, интерферометры или бесконтактные оптические датчики, измеряют эти параметры. Обеспечение низкой шероховатости и равномерной плоскостности предотвращает несоосность литографии и гарантирует надлежащее соединение на последующих этапах.

2. электрические и функциональные испытания пластин

После проверки поверхности пластины проходят электрические и функциональные испытания для подтверждения того, что базовые устройства или схемы соответствуют проектным критериям. Эти испытания гарантируют, что эксплуатационные характеристики соответствуют спецификации перед окончательной упаковкой или разделением кристаллов.

2.1 тестирование зонда

Тесты с использованием зондов предполагают подключение электрических контактов к тестовым площадкам или площадкам на поверхности пластины. Они измеряют такие параметры, как ток утечки, емкость, сопротивление, пороговое напряжение и функциональную логическую операцию. Выполняя тестирование на уровне пластины, можно выявить и маркировать дефектные кристаллы, чтобы избежать отходов на последующих этапах.

2.2 параметрическое тестирование

Параметрические тестеры оценивают параметры, характерные для конкретного устройства: коэффициент усиления транзистора, напряжение пробоя, вольт-амперные характеристики (I/V) и время переключения транзистора. Эти результаты помогают характеризовать вариации процесса и гарантировать, что устройства соответствуют запасам надежности.

2.3 тестирование на отказ и стресс-тестирование

некоторые производители подвергают пластины воздействию повышенной температуры, напряжения или частоты для ускорения механизмов отказа. Такое испытание на отказ позволяет выявить скрытые дефекты и повысить долговременную надежность. например, применение высокотемпературного смещения помогает обнаружить раннее разрушение оксида или уязвимости, связанные с электромиграцией.

3. метрология и контроль критических размеров (ККР)

Точная метрология имеет основополагающее значение для поддержания качества пластин в узлах передовой технологии. Основные размеры и шаблоны должны измеряться, чтобы гарантировать точность литографии, точность наложения и равномерность глубины травления.

3.1 измерение критического размера

критический размер (cd) относится к таким характеристикам, как длина затвора, ширина линии и отверстия. cd-сканирующие электронные микроскопы (cd-SEM) и приборы для рефлектометрии измеряют эти характеристики с нанометровой точностью. Отклонение за пределы допуска указывает на дрейф процесса или неисправность оборудования.

3.2 наложение и выравнивание

Точность наложения обеспечивает правильное совмещение последовательных слоев на пластине. Несовпадение приводит к выходу устройства из строя или потере выхода годных изделий. Метрологические инструменты для наложения используют метки совмещения и измеряют боковые и вращательные смещения по поверхности пластины.

3.3 Анализ толщины и состава пленки

Толщина пленки, однородность и состав материала имеют решающее значение. Такие методы, как эллипсометрия, рентгеновская рефлектометрия (РРФ) и энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС), позволяют оценить, соответствуют ли нанесенные пленки требуемым значениям толщины и состава. Однородные слои пленок минимизируют дифференциальные напряжения и риск разрушения.

4. Характеристика загрязнений и дефектов

Загрязнения и дефекты могут радикально снизить выход продукции и надежность. Выявление и контроль этих источников гарантирует, что партии пластин будут соответствовать строгим критериям качества и прослеживаемости.

4.1 Количество частиц и чистота

Поверхности пластин должны быть свободны от частиц, остатков и органических загрязнений. Счетчики частиц и инструменты сканирования поверхности обнаруживают микронные и субмикронные частицы. Процедуры чистых помещений, оптимизированные моющие средства и эффективная промывка являются ключом к поддержанию стандартов чистоты.

4.2 Картирование и классификация дефектов

Используя инструменты картирования дефектов, производители отслеживают плотность дефектов по площади, типу и серьезности. Эти данные используются для разработки инициатив по повышению выхода годных изделий и анализа первопричин. К типам дефектов могут относиться кристаллические дислокации, раковины, пустоты, места инъекций, трещины, вызванные напряжением, и включения инородных материалов.

4.3 Аналитика прерываний процесса

Если тенденции дефектов резко возрастают, инструменты, которые регистрируют параметры предшествующего процесса (температуру, давление, концентрацию химических веществ) и сопоставляют их с картами дефектов, помогают выявить основные причины. Это гарантирует возможность принятия корректирующих мер до начала производства следующих партий.

5. документация, прослеживаемость и анализ выхода продукции

Тестирование без документации будет неполным. Для производства высококачественных пластин требуется строгое документирование, прослеживаемость и практика постоянного совершенствования.

5.1 Отслеживание партий и записи испытаний

Каждая партия пластин должна иметь уникальный идентификатор и полные записи истории испытаний, включая результаты визуального контроля, данные электрических испытаний, показания метрологических приборов и карты дефектов. Это позволяет отслеживать дефектные партии и изолировать проблемные параметры процесса.

5.2 Показатели урожайности и статистический контроль процесса (СКП)

Отчеты о выходе продукции суммируют количество функциональных кристаллов на пластину и отображают тенденции выхода продукции с течением времени. Диаграммы SPC отслеживают ключевые переменные процесса и оповещают инженеров, когда переменные отклоняются от контрольных пределов. Благодаря этому подходу, основанному на данных, производители поддерживают стабильное качество и сокращают количество отходов.

5.3 непрерывное совершенствование и обратная связь

Результаты тестирования должны передаваться группам инженеров-технологов. Если показатели имеют тенденцию к пределам, следует инициировать профилактическое обслуживание, повторную калибровку, оптимизацию процесса или модернизацию оборудования. Культура постоянного совершенствования обеспечивает стабильное и предсказуемое качество пластин.

6. выбор правильных решений в области контроля и метрологии

Выбор высокоточных инструментов и поставщиков гарантирует надежность, повторяемость и масштабируемость процессов тестирования. Оборудование должно соответствовать технологическому узлу, требованиям к производительности и бюджетным ограничениям.

6.1 Возможности оборудования и совместимость технологических узлов

Выбранные системы контроля и метрологии должны поддерживать размеры элементов рассматриваемого технологического узла, обеспечивать достаточное разрешение, производительность и вывод данных. Для усовершенствованных узлов существенными являются субмикронное разрешение и высокая производительность.

6.2 обслуживание, калибровка и техническое обслуживание

надежная поддержка поставщиков, услуги калибровки и регулярные графики технического обслуживания сокращают время простоя и погрешность измерений. партнер с глобальной сетью обслуживания и мощными возможностями документирования добавляет ценность.

6.3 пример рекомендации

Для производителей, которым требуются высокоточные решения для контроля и метрологии промышленного уровня, заслуживают внимания системы Plutosemi. Их портфель решений отвечает потребностям в контроле пластин, метрологии и автоматизации. Интеграция такого оборудования оптимизирует рабочий процесс проверки качества, улучшает прослеживаемость и способствует повышению эффективности работы.

краткое содержание

Обеспечение качества пластин включает многоэтапный рабочий процесс: визуальный и поверхностный контроль, электрические и функциональные испытания, прецизионная метрология, контроль загрязнений и дефектов, а также строгое документирование с аналитикой выхода годных изделий. Каждый этап дополняет следующий, в совокупности гарантируя, что готовые пластины соответствуют спецификациям, поддерживают высокий выход годных устройств и сохраняют надежность. Благодаря сотрудничеству с таким надежным поставщиком услуг по контролю и метрологии, как Plutosemi, производители могут усовершенствовать свой режим испытаний и уверенно двигаться к стабильно высокому выходу годных изделий.