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半導體廠對工藝技術的要求日益增長
發布時間：2021-01-13
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1. 背景
半導體廠對半導體工藝技術的要求會持續地增長。無論是診斷，鑒定還是預防性維護，晶圓廠的設備工程師都需要調整所使用的工具。但是，在晶圓廠環境中，要獲得確定所需調整的測量值存在一些難題。傳統方法可能很麻煩，不具有貸表性，并且不能實時提供數據。當工具離線執行這些任務時，它們還可能危害生產環境并導致代價高昂的停機時間。另外，手持式傳感器無法進入許多區域，而原位傳感器可能是不切實際的。
為了提高良率并延長工具的正常運行時間，在晶圓廠的前端，越來越需要使用無線傳感器（圖1）來進行應用，例如室間隙，晶圓交接教導，調平，振動，空氣中的微粒和相對濕度（RH） ）。
在SEMICON West期間，推出采用化學硬化玻璃（CHG）的3.5mm薄型自動水平和振動傳感器（AVLS3），以平滑處理晶片并改善真空吸盤。它具有更遠的無線功能，并包括測量軟件，該軟件可同時測量和審查這兩個應用程序。
混合SMT和半導體市場中的檢測
行業內的公司正在通過新技術產品進入融合的SMT和半導體市場。例如，3D多反射億制（MRS）傳感器在這個市場上獲得了巨大的吸引力。支持MRS的傳感器和系統在2018年的收入同比增長47％。這兩個市場存在重疊，因此越來越需要100％的2D和3D檢查和測量來識別關鍵缺陷并測量關鍵參數。客戶不瑾需要檢查和通過/失敗報告。他們希望XYZ測量能夠確定測量不正確對過程意味著什么。他們正在考慮將什么反饋給他們的過程，以及如何更好地控制過程。
客戶想要高速，準確和高分辨率。他們需要將這些屬性的蕞佳組合用于他們的應用程序。例如，3D MRS傳感器技術對此組合具有很高的作用，它優于任何其他3D常規技術。該技術的關鍵是復雜的算法，可減輕基于反射的測量失真，從而實現計量級的圖像質量。這對于有光澤的表面和復雜的應用特別重要。用于AOI，SPI和坐標測量（CMM）的具有3D MRS功能的多功能系統繼續在SMT市場中迅速采用，特別是在膏端和挑戰性應用中。結合超高分辨率MRS傳感器，它也可用于半導體應用。這種多功能的過程控制解決方案在市場上是維一的，因為同一系統可以識別關鍵缺陷并測量關鍵參數。
2. 進入中端/高級包裝市場
憑借SMT和后端應用程序的優勢，業內正在積極進入中端領域。在半導體領域，中端位于特征小于10 μm的前端和后端通常大于100 μm的后端之間。中端和高級包裝市場正在迅速增長。在這個市場中，有倒裝芯片（FC），扇入（FI），扇出（FO），嵌入式管芯（ED）和TSV，它們都已經成熟，可以進行高精度的100％檢查。堆疊的裸片，引線鍵合，Cu柱，C4焊球和凸塊是其中的關鍵應用（圖2）。隨著所有復雜性，包裝品種的不斷發展和進步，產量挑戰不斷增加，有效識別和控制缺陷的需求日益增長。
當前，行業要求對100％進行檢查的高精度，高分辨率和更高速度。當前的3D檢查技術對于100％檢查來說太慢了，因此需要抽樣檢查。另外，掃描兩次，一次掃描2D，一次掃描3D，非常耗時。例如，用于晶片凸塊計量的當前檢查方法涉及3D凸塊高度和凸塊共面性測量以及凸塊直徑的單獨掃描并測量凸塊相對于標稱位置的位置。另外，增加體積會增加對高速的需求。
3. 傳感器技術
傳感器技術可以提供許多好處，包括準確性，分辨率和速度。例如，超高分辨率三微米3D傳感器專為中端檢測區域而設計，可提供亞微米級的精度，而業界對于小至25 μm的功能也需要這種精度。MRS傳感器技術于2015年手次推出時，其像素數為18 μm。但是，在過去的四年中，它已經發展了六倍。
此外，傳感器現在可以處理類似鏡子的表面。該傳感器在保留拒絕雜散多次反射的能力的同時，可以捕獲和分析來自焊球，凸塊和支柱的光亮表面的鏡面反射，從而能夠對這些關鍵封裝特征進行精確檢查和3D計量。它比市場上的替代解決方案快兩到三倍。憑借每秒超過7千5百萬個3D點的數據處理速度，它每小時可提供超過25個晶圓（300毫米）的吞吐量。與目前對25個晶片中的少數晶片進行采樣的做法相比，對于微凸點或柱狀凸點測量，可以高速完成100％的2D和3D檢測。
4. 持續的研發投入
為了在半導體市場上保持競爭力，公司必須繼續在研發上投入大量資金。業內計劃在像素大小方面推進MRS傳感器技術，并推進專有的MRS算法，這將繼續發展并增強其在市場上的競爭優勢。
半導體廠對半導體工藝技術的要求會持續地增長。無論是診斷，鑒定還是預防性維護，晶圓廠的設備工程師都需要調整所使用的工具。但是，在晶圓廠環境中，要獲得確定所需調整的測量值存在一些難題。傳統方法可能很麻煩，不具有貸表性，并且不能實時提供數據。當工具離線執行這些任務時，它們還可能危害生產環境并導致代價高昂的停機時間。另外，手持式傳感器無法進入許多區域，而原位傳感器可能是不切實際的。
為了提高良率并延長工具的正常運行時間，在晶圓廠的前端，越來越需要使用無線傳感器（圖1）來進行應用，例如室間隙，晶圓交接教導，調平，振動，空氣中的微粒和相對濕度（RH） ）。
圖1 晶圓水平和振動控制
薄的，晶片狀或標線片狀的傳感器可以行進到晶片或標線片行進的任何地方。實時收集和顯示數據可加快設備調整和設置速度。工程師可以客觀，可重復地進行正確的調整，以提高過程的一致性。在晶圓廠各個區域訪問實時數據可以加快設備優化，穩定和標準化。全球各地的晶圓廠繼續迅速采用并依賴WaferSense和ReticleSense的測量傳感器，這些傳感器被記錄為蕞佳已知方法（BKM）。這些傳感器節省了時間和費用，同時提高了產量和產量。在SEMICON West期間，推出采用化學硬化玻璃（CHG）的3.5mm薄型自動水平和振動傳感器（AVLS3），以平滑處理晶片并改善真空吸盤。它具有更遠的無線功能，并包括測量軟件，該軟件可同時測量和審查這兩個應用程序。
混合SMT和半導體市場中的檢測
行業內的公司正在通過新技術產品進入融合的SMT和半導體市場。例如，3D多反射億制（MRS）傳感器在這個市場上獲得了巨大的吸引力。支持MRS的傳感器和系統在2018年的收入同比增長47％。這兩個市場存在重疊，因此越來越需要100％的2D和3D檢查和測量來識別關鍵缺陷并測量關鍵參數。客戶不瑾需要檢查和通過/失敗報告。他們希望XYZ測量能夠確定測量不正確對過程意味著什么。他們正在考慮將什么反饋給他們的過程，以及如何更好地控制過程。
客戶想要高速，準確和高分辨率。他們需要將這些屬性的蕞佳組合用于他們的應用程序。例如，3D MRS傳感器技術對此組合具有很高的作用，它優于任何其他3D常規技術。該技術的關鍵是復雜的算法，可減輕基于反射的測量失真，從而實現計量級的圖像質量。這對于有光澤的表面和復雜的應用特別重要。用于AOI，SPI和坐標測量（CMM）的具有3D MRS功能的多功能系統繼續在SMT市場中迅速采用，特別是在膏端和挑戰性應用中。結合超高分辨率MRS傳感器，它也可用于半導體應用。這種多功能的過程控制解決方案在市場上是維一的，因為同一系統可以識別關鍵缺陷并測量關鍵參數。
2. 進入中端/高級包裝市場
憑借SMT和后端應用程序的優勢，業內正在積極進入中端領域。在半導體領域，中端位于特征小于10 μm的前端和后端通常大于100 μm的后端之間。中端和高級包裝市場正在迅速增長。在這個市場中，有倒裝芯片（FC），扇入（FI），扇出（FO），嵌入式管芯（ED）和TSV，它們都已經成熟，可以進行高精度的100％檢查。堆疊的裸片，引線鍵合，Cu柱，C4焊球和凸塊是其中的關鍵應用（圖2）。隨著所有復雜性，包裝品種的不斷發展和進步，產量挑戰不斷增加，有效識別和控制缺陷的需求日益增長。
圖2 高精度光學傳感器可有效用于中端/高級包裝，焊球凸塊和銅柱的檢查和測量
對于倒裝芯片IC，FPGA，CPU等高性能IC，客戶需要100％檢查以確保質量。對于高級封裝，經常使用多個凸起的芯片，如果任何凸起失效，則整個封裝都會失效。當前，行業要求對100％進行檢查的高精度，高分辨率和更高速度。當前的3D檢查技術對于100％檢查來說太慢了，因此需要抽樣檢查。另外，掃描兩次，一次掃描2D，一次掃描3D，非常耗時。例如，用于晶片凸塊計量的當前檢查方法涉及3D凸塊高度和凸塊共面性測量以及凸塊直徑的單獨掃描并測量凸塊相對于標稱位置的位置。另外，增加體積會增加對高速的需求。
3. 傳感器技術
傳感器技術可以提供許多好處，包括準確性，分辨率和速度。例如，超高分辨率三微米3D傳感器專為中端檢測區域而設計，可提供亞微米級的精度，而業界對于小至25 μm的功能也需要這種精度。MRS傳感器技術于2015年手次推出時，其像素數為18 μm。但是，在過去的四年中，它已經發展了六倍。
此外，傳感器現在可以處理類似鏡子的表面。該傳感器在保留拒絕雜散多次反射的能力的同時，可以捕獲和分析來自焊球，凸塊和支柱的光亮表面的鏡面反射，從而能夠對這些關鍵封裝特征進行精確檢查和3D計量。它比市場上的替代解決方案快兩到三倍。憑借每秒超過7千5百萬個3D點的數據處理速度，它每小時可提供超過25個晶圓（300毫米）的吞吐量。與目前對25個晶片中的少數晶片進行采樣的做法相比，對于微凸點或柱狀凸點測量，可以高速完成100％的2D和3D檢測。
4. 持續的研發投入
為了在半導體市場上保持競爭力，公司必須繼續在研發上投入大量資金。業內計劃在像素大小方面推進MRS傳感器技術，并推進專有的MRS算法，這將繼續發展并增強其在市場上的競爭優勢。
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唐女士-華南、西南