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May 09, 2024

Advanced SAM valida la integridad de los mandriles electrostáticos

SAM proporciona inspección de mandriles electrostáticos sinterizados utilizados para manipular obleas en la fabricación de chips. La industria de fabricación de semiconductores ahora cuenta con una nueva y avanzada herramienta de inspección de calidad llamada

SAM proporciona inspección de mandriles electrostáticos sinterizados utilizados para manipular obleas en la fabricación de chips.

La industria de fabricación de semiconductores ahora tiene a su disposición una nueva y avanzada herramienta de inspección de calidad llamada Microscopía acústica de barrido que puede mejorar drásticamente la confiabilidad de los mandriles electrostáticos utilizados para sujetar las obleas durante procesos como la deposición de vapor y el grabado.

Los mandriles electrostáticos (ESC) utilizan una platina con electrodos integrados que se energizan con alto voltaje para establecer una fuerza de sujeción electrostática que puede usarse para "agarrar" artículos muy delicados como obleas, láminas o películas. Los ESC están construidos en capas, con una capa de electrodos serigrafiados intercalados entre capas de material cerámico aislante. Luego se sinteriza toda la estructura para crear un único mandril.

Dado que los ESC son tan importantes para el proceso de producción de obleas, un desafío ha sido la falta de herramientas de alta resolución capaces de inspeccionar múltiples capas de material sinterizado para validar la integridad del paquete. Los ESC fabricados de esta manera pueden mostrar fluctuaciones o faltas de uniformidad en el espesor de la capa dieléctrica, así como grietas y poros extremadamente pequeños que pueden afectar negativamente la capacidad del mandril para asegurar elementos electrostáticamente.

Dado que los ESC deben construirse y funcionar sin problemas para mantener la precisión extrema requerida en la producción de obleas semiconductoras, la microscopía acústica de barrido (SAM) se ha convertido en una nueva herramienta importante para que la industria valide la integridad de los ESC durante la fabricación.

SAM es un método de prueba ultrasónico no invasivo y no destructivo. La prueba ya es el estándar de la industria para la inspección 100% de componentes semiconductores para identificar defectos como huecos, grietas y delaminación de diferentes capas dentro de dispositivos microelectrónicos. Ahora, se aplica el mismo rigor de pruebas de calidad y análisis de fallas para garantizar la integridad del ESC.

“SAM no sólo puede detectar fluctuaciones en el espesor de la capa dieléctrica sino también la presencia de grietas y poros extremadamente pequeños que podrían comprometer la capacidad del ESC para asegurar electrostáticamente el sustrato a la superficie de sujeción. Es esencialmente el equivalente a una radiografía dentro de la pieza, por lo que es un método de prueba integral para garantizar la calidad”, dijo Hari Polu, presidente de OKOS, un fabricante de sistemas SAM y ultrasónicos industriales no destructivos (NDT) con sede en Virginia. . OKOS es una subsidiaria de propiedad total de PVA TePla AG, Alemania, y ofrece sistemas de inspección tanto manuales como automatizados para paneles planos, placas delgadas, discos circulares, objetivos de pulverización catódica y aleaciones especiales.

Para validar la integridad de los mandriles electrostáticos, la microscopía acústica de barrido de matriz en fase avanzada funciona dirigiendo el sonido enfocado desde un transductor a un pequeño punto de un objeto objetivo. El sonido que golpea el objeto se dispersa, se absorbe, se refleja o se transmite. Al detectar la dirección de los pulsos dispersos, así como el “tiempo de vuelo”, se puede determinar la presencia de un límite u objeto, así como su distancia.

Para producir una imagen, las muestras se escanean punto por punto y línea por línea. Los modos de escaneo varían desde vistas de una sola capa hasta escaneos de bandejas y secciones transversales. Los escaneos multicapa pueden incluir hasta 50 capas independientes. La información específica de la profundidad se puede extraer y aplicar para crear imágenes bidimensionales y tridimensionales sin la necesidad de procedimientos de escaneo tomográfico que consumen mucho tiempo y rayos X más costosos. Luego, las imágenes se analizan para detectar y caracterizar fallas, como irregularidades en el espesor de la capa dieléctrica del ESC, así como grietas y poros minúsculos.

"OKOS ha aprovechado las lecciones y las estrictas especificaciones del mundo de los semiconductores y ha adaptado nuestros sistemas de escaneo SAM para proporcionar soluciones únicas específicamente para la inspección de calidad de mandriles electrostáticos", dijo Polu. "Con este tipo de pruebas, podemos inspeccionar materiales a un nivel uno hasta dos órdenes de magnitud mejor que las opciones tradicionales para descubrir defectos como huecos, grietas y la delaminación de diferentes capas tan pequeñas como 50 micrones que antes no se detectaban”.

Empresas como OKOS ofrecen una gama de productos SAM, desde unidades compactas de mesa hasta sistemas de línea de producción totalmente automatizados.

Cuando se requiere un alto rendimiento para una inspección del 100 %, se utilizan sistemas de escaneo de pórtico simple o doble ultrarrápidos junto con 128 sensores para el escaneo de matriz en fase. También se pueden utilizar varios transductores para escanear simultáneamente para obtener un mayor rendimiento.

Tan importante como los aspectos físicos y mecánicos de realizar un escaneo, el software es fundamental para mejorar la resolución y analizar la información para producir escaneos detallados. Las opciones de escaneo multieje permiten escaneos A, B y C, seguimiento de contornos, análisis fuera de línea y reescaneo virtual para ESC, lo que resulta en una inspección interna y externa de alta precisión para detectar defectos a través del software de inspección.

Varios modos de software pueden ser simples y fáciles de usar, avanzados para análisis detallados o automatizados para escaneo de producción. También está disponible un modo de análisis fuera de línea para el escaneo virtual.

"OKOS decidió desde el principio ofrecer una solución basada en ecosistemas basada en software", dijo Polu. El software de microscopía acústica ODIS de la empresa admite una amplia gama de frecuencias de transductor de 2,25 a 230 MHz.

Polu estima que el modelo basado en software les permite reducir los costos de las pruebas SAM y al mismo tiempo ofrecer la misma calidad de resultados de inspección. Como resultado, este tipo de equipo está al alcance incluso de laboratorios de pruebas, centros de I+D y grupos de investigación de materiales modestos.

“Todos los fabricantes de semiconductores eventualmente avanzarán hacia este nivel de inspección para el control de calidad ESC porque el nivel de detección es muy superior al de los métodos convencionales. La mayor precisión, confiabilidad y amplitud, así como la reducción de costos y tiempo involucrados, están impulsando el cambio”. concluyó Polu.

Cuando los fabricantes aprovechan el mayor nivel de detección y análisis de fallas, el rendimiento de la producción y la confiabilidad general de las obleas y semiconductores mejoran significativamente y se eliminan los posibles puntos de falla.

okos.com