فناوری بازرسی ویفر

صنعت نیمه هادی به طور کلی نیاز به تشخیص عیب سطح ویفر کارآمد و دقیق دارد، که می تواند عیوب موثر را ثبت کند و به تشخیص در زمان واقعی دست یابد. متداول‌ترین فناوری‌های تشخیص سطح را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: روش تماس سوزنی و روش غیر تماسی. روش تماس با روش لمس سوزن نشان داده شده است. روش غیر تماسی را می توان به روش نیروی اتمی و روش نوری تقسیم کرد. در استفاده خاص، می توان آن را به تصویربرداری و غیر تصویری تقسیم کرد.
همانطور که از نام آن پیداست، روش لمس سوزن، تشخیص از طریق تماس بین قلم و ماده ای است که باید بررسی شود. این یک روش تشخیص اولیه سطح در صنعت تولید است. اطلاعات شکل و کانتور سطح اندازه گیری شده از طریق قلم به سنسور منتقل می شود، بنابراین اندازه و شکل قلم اهمیت ویژه ای دارد. طبق اصل تشخیص روش لمس سوزن، شعاع نوک سوزن نزدیک به 0 است قبل از اینکه بتوان خطوط واقعی جسم مورد اندازه‌گیری را تشخیص داد. با این حال، هر چه نوک قلم نازک‌تر باشد، فشار بیشتری روی سطح اندازه‌گیری شده ایجاد می‌شود و قلم مستعد ساییدگی و خراشیدن سطح جسم مورد اندازه‌گیری است. برای لایه های سطحی پوشش داده شده و فلزات نرم، تشخیص تماس به راحتی به سطح نمونه مورد آزمایش آسیب می رساند و به طور کلی قابل استفاده نیست.
در سال 1981 بیننیگ و روهرر میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) را اختراع کردند. STM از اثر تونل زنی کوانتومی استفاده می کند که نوک سوزن و سطح جسم به عنوان دو قطب اندازه گیری می شوند. از یک نوک سوزن بسیار ظریف برای نزدیک شدن به سطح نمونه استفاده کنید و هنگامی که فاصله بسیار نزدیک است، یک اتصال تونلی تشکیل می شود. فاصله بین نوک سوزن و سطح نمونه ثابت نگه داشته می شود، به طوری که نوک سوزن به صورت سه بعدی روی سطح نمونه حرکت می کند و ارتفاع اتمی که توسط نوک سوزن حس می شود به کامپیوتر منتقل می شود. پس از پردازش، مورفولوژی سه بعدی سطح جسم مورد اندازه گیری به دست می آید. با توجه به محدودیت های استفاده از STM، Binnig و همکاران. یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بر اساس STM ساخته شده است. AFM جاذبه یا دافعه بین نوک سوزن و نمونه را تشخیص می دهد، بنابراین می توان از آن برای مواد رسانا و غیر رسانا استفاده کرد.
میکروسکوپ نوری میدان نزدیک (SNOM) از ویژگی‌های میدان نور نزدیک در نزدیکی سطح نمونه اندازه‌گیری شده برای تشخیص مورفولوژی سطح آن استفاده می‌کند. وضوح آن می تواند بسیار بیشتر از حد تفکیک میکروسکوپ های معمولی (λ/2) باشد.
در حال حاضر، روش‌های رایج تشخیص تصویربرداری در صنعت نیمه‌رساناها عمدتاً شامل تشخیص خودکار نوری، تشخیص اشعه ایکس، تشخیص پرتو الکترونی و غیره است. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ابزاری برای مطالعه اجسام میکروسکوپی است که در سال 1965 اختراع شد. پرتو برای اسکن نمونه، باعث می شود که نمونه الکترون های ثانویه ساطع کند. الکترون های ثانویه می توانند تصویر بزرگ شده ای از سطح نمونه تولید کنند. این تصویر نقطه به نقطه تصویر و بزرگ شده است و نظم خاصی دارد. مزیت SEM این است که وضوح بسیار بالا است.
فناوری آزمایش غیرمخرب اشعه ایکس همراه با فناوری پردازش تصویر دیجیتال می تواند تشخیص اتصالات داخلی دستگاه را با وضوح بالا انجام دهد. Agilent سهم بازار بالایی دارد و محصولات معمولی آن شامل سیستم 5DX است.
فناوری بازرسی نوری خودکار (AOI) یک فناوری تشخیص مبتنی بر اصول نوری است. از طریق حرکت پلت فرم ابزار دقیق، دستگاه جمع‌آوری تصویر همراه با فناوری پردازش تصویر دیجیتال، نقص‌های سطح نمونه را تشخیص می‌دهد. مزیت این است که سرعت تشخیص سریع است. تجهیزات AOI در سال های اخیر به سرعت در چین توسعه یافته اند و می توان آنها را دارای پتانسیل نسبتاً بالایی در بازار دانست. فناوری AOI تصاویر را از طریق سنسورهای CCD یا CMOS به دست می‌آورد و پس از تبدیل آنالوگ به دیجیتال آن‌ها را به کامپیوتر منتقل می‌کند. پس از پردازش تصویر دیجیتال، با تصویر استاندارد مقایسه می شود.