AOI – Automatische optische Inspektion

confovisHalbleiter/MEMSAOI – Automatische optische Inspektion

AOI – Automatische optische Inspektion

Mit dem Trend zu Verbindungshalbleitern wachsen die Anforderungen an die Flexibilität der automatischen optischen Inspektion (engl. automated optical inspection; AOI). Das Confovis WAFERinspect AOI System ist in der Lage, auf unstrukturierten und strukturierten Wafern unbekannte Defekte zu erkennen. Die Eingabe manueller starrer Filtergrenzen ist für die Detektion nicht erforderlich, was im Ergebnis dazu führt, dass kritische Defekte nicht unerkannt bleiben.  Die anschließende Klassifizierung der Defekte erfolgt mithilfe eines neuronalen Netzes.

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Automatische optische Inspektion mit Confovis

Das hochauflösende AOI Tool WAFERinspect AOI verbindet die Defect Inspection mit einem Review Tool im selben System. Dadurch ist es bei unterschiedlichen Strukturgrößen möglich, die Defektinspektion mit verschiedenen Objektiven durchzuführen.

Zusätzlich werden der Wafer bzw. die verschiedenen Reticles oder Dies in Care Areas unterteilt. In diesem Zusammenhang werden Defekte, die sich über mehr als ein Bildfeld erstrecken, gestitcht. Es können aber auch Defekte von 0,5µm gefunden werden. Die Klassifikatoren werden in der Care Area spezifisch angewandt.

Bei der automatischen optischen Inspektion werden die Ergebnisse des Defect Scans als KLARF File oder im systemunabhängigen csv-Format ausgegeben. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit Defekte über die Wafer Map anzufahren und visuell zu bewerten. In einem zweiten Schritt können mit dem patentierten konfokalen Hochgeschwindigkeits-Flächensensor diese fraglichen Oberflächen mit einer Genauigkeit von bis zu 3nm vermessen werden (Wafer Inspection).

Die anwenderfreundliche und übersichtliche GUI versetzt Anwender in die Lage, das System nach kurzer Einweisung intuitiv zu bedienen.

AOI System für Wafer

Automatische optische Inspektion reduziert die Prüfkosten

Die automatische optische Inspektion von Confovis ist ein modernes, robustes und einfaches Verfahren. Der Echtzeit-Bildvergleich zum Golden Sample erfasst Defekte mit einer Auflösung von 1,1µm bei Verwendung des 5x Objektives mit 25 FPS. Kritische Bereiche können mit einer deutlich höheren Auflösung bis zum 50x Objektiv bewertet werden. Mithilfe von Care Areas werden hierbei die Vorteile von Deep Learning genutzt, um Defekte in rauen und dadurch optisch sehr unterschiedlichen Oberflächen prozesssicher zu finden.

Durch die Möglichkeit Strukturen mit unterschiedlichen Lichtfrequenzen zu analysieren, werden die Nutzer in die Lage versetzt Defekte in Abhängigkeit von Material und Schichtdicke klar vom Hintergrund zu trennen. Hardwareseitige Positionsabweichungen werden softwareseitig korrigiert, wodurch Confovis mit der automatischen optischen Inspektion auch separierte Dies auf geteilten Wafern robust auf Defekte prüfen kann. Beide Punkte erfordern ansonsten für vergleichbare Auflösungsbereiche einen hohen und kostenintensiven Hardwareaufwand.

Defekterkennung mit AOI in sicherheitsrelevanten Anwendungen

In sicherheitsrelevanten Bereichen der MEMS- oder Mikrofluidik-Fertigung (wie z.B. im Automobil- und Luftfahrtbereich oder der DNA-Sequenzierung) ist es immer häufiger erforderlich, nicht nur Stichproben, sondern auch den gesamten Umfang der Dies zu inspizieren. Bei 5G-Technologien spielen keramische Materialien bei der Umsetzung dieser Technologie eine wichtige Rolle. Einige der Materialien, welche die anspruchsvollen für 5G erforderlichen dielektrischen und thermischen Eigenschaften aufweisen, sind transparent und daher schwierig zu messen. Das AOI System von Confovis ist in der Lage, solche Materialien mit einer vertikalen Genauigkeit im Nanometerbereich zu messen.

Mit dem patentierten, flächenhaft scannenden konfokalen Sensor (mehr zum optischen Messverfahren von Confovis) kann das Confovis AOI und Metrologie System für vielseitige Positionen zur Erfassung von 2D-Bild- und 3D-Punktwolken genutzt werden. Der Bereich der Auflösung erstreckt sich von 0,05 bis 2 µm/Pixel. Das revolutionäre Handling- und Imaging-Konzept verkürzt die Messzeit für 300-mm-Wafer auf unter zwei Minuten. Inspektionstiefe und Durchsatz können optimal an die individuellen Anforderungen angepasst werden.

Das AOI System kombiniert Defekterkennung, Defect Review sowie 2D- und 3D-Inspektionen in einem Tool. Das Confovis WAFERinspect AOI System kann für verschiedene Inspektionsaufgaben auf 50mm bis 300mm Wafern eingesetzt werden. Alle typischen Defekttypen an 2D- und 3D-Strukturen sind detektier- und klassifizierbar. Die Genauigkeit des konfokalen Systems kommt AFM-Ergebnissen (engl. atomic force microscope; Rasterkraftmikroskop) nahe und ermöglicht es dem Bediener, kritische Prozessveränderungen zu erkennen und zu überwachen, was zu einer höheren Ausbringung führt.

Confovis AOI – Messaufgaben

Defektinspektion

  • Makrodefekte
  • Mikrodefekte
  • Partikel Inspektion
  • Golden Sample
  • Klassifikation mit Künstlicher Intelligenz (Deep Learning)
  • Regelbasierte Klassifikation mit Neuronalem Netz

3D Messungen

  • Materialunabhängig: Silizium, Epoxid, Glas, Chrom, Fotolack…
  • Artefaktfrei, auch anspruchsvolle Oberflächen (keine „Bat Wings“)
  • Hohe Geschwindigkeit: 60 konfokale Frames pro Sekunde (250 Mio. Messpunkte/s)
  • Schichtdicke / Film Thickness / Layer Stack
  • Topographie
  • Koplanarität
  • Bumps
  • Rauheit / Roughness
  • Stufenhöhe / step height

2D Messungen

Critical Dimensions

    • Line/Space
    • VIAs
    • Oblong holes
    • Overlay

AOI Wafer Inspection Applikationen

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