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May 09, 2024

Advanced SAM valide l'intégrité des mandrins électrostatiques

SAM assure l'inspection des mandrins électrostatiques frittés utilisés pour manipuler les plaquettes lors de la fabrication des puces. L'industrie de la fabrication de semi-conducteurs dispose désormais d'un nouvel outil avancé d'inspection de la qualité appelé

SAM assure l'inspection des mandrins électrostatiques frittés utilisés pour manipuler les plaquettes lors de la fabrication des puces.

L’industrie de la fabrication de semi-conducteurs dispose désormais d’un nouvel outil avancé d’inspection de la qualité appelé microscopie acoustique à balayage, qui peut améliorer considérablement la fiabilité des mandrins électrostatiques utilisés pour maintenir les tranches pendant des processus tels que le dépôt en phase vapeur et la gravure.

Les mandrins électrostatiques (ESC) utilisent un plateau avec des électrodes intégrées qui sont alimentées par une haute tension pour établir une force de maintien électrostatique qui peut être utilisée pour « saisir » des objets très délicats tels que des plaquettes, des feuilles ou des films. Les ESC sont construits en couches, avec une couche d'électrodes sérigraphiées prise en sandwich entre des couches de matériau céramique isolant. La structure entière est ensuite frittée pour créer un seul mandrin.

Les ESC étant si intégrés au processus de production de plaquettes, l’un des défis était le manque d’outils haute résolution capables d’inspecter plusieurs couches de matériau fritté pour valider l’intégrité du boîtier. Les ESC fabriqués de cette manière peuvent présenter des fluctuations ou des non-uniformités dans l'épaisseur de la couche diélectrique ainsi que des fissures et des pores extrêmement petits qui peuvent nuire à la capacité du mandrin à sécuriser électrostatiquement les objets.

Étant donné que les ESC doivent être construits et fonctionner parfaitement pour maintenir l’extrême précision requise dans la production de plaquettes semi-conductrices, la microscopie acoustique à balayage (SAM) est devenue un nouvel outil important permettant à l’industrie de valider l’intégrité des ESC pendant la fabrication.

SAM est une méthode de contrôle par ultrasons non invasive et non destructive. Ces tests constituent déjà la norme industrielle pour l'inspection à 100 % des composants semi-conducteurs afin d'identifier les défauts tels que les vides, les fissures et le délaminage des différentes couches des dispositifs microélectroniques. Désormais, la même rigueur en matière de tests de qualité et d’analyse des défaillances est appliquée pour garantir l’intégrité du contrôleur ESC.

« SAM peut non seulement détecter les fluctuations de l'épaisseur de la couche diélectrique, mais également la présence de fissures et de pores extrêmement petits qui pourraient compromettre la capacité de l'ESC à fixer électrostatiquement le substrat à la surface de serrage. C'est essentiellement l'équivalent d'une radiographie à l'intérieur de la pièce, c'est donc une méthode de test complète pour garantir la qualité », a déclaré Hari Polu, président d'OKOS, un fabricant basé en Virginie de systèmes SAM et de systèmes industriels non destructifs (CND) par ultrasons. . OKOS est une filiale en propriété exclusive de PVA TePla AG, Allemagne et propose des systèmes d'inspection manuels et automatisés pour les panneaux plats, les plaques minces, les disques circulaires, les cibles de pulvérisation cathodique et les alliages spéciaux.

Pour valider l'intégrité des mandrins électrostatiques, la microscopie acoustique à balayage multiéléments avancée fonctionne en dirigeant le son focalisé à partir d'un transducteur vers un petit point sur un objet cible. Le son frappant l’objet est soit diffusé, absorbé, réfléchi ou transmis. En détectant la direction des impulsions diffusées ainsi que le « temps de vol », la présence d'une limite ou d'un objet peut être déterminée ainsi que sa distance.

Pour produire une image, les échantillons sont scannés point par point et ligne par ligne. Les modes de numérisation vont des vues monocouches aux numérisations de plateaux et aux coupes transversales. Les analyses multicouches peuvent inclure jusqu'à 50 couches indépendantes. Des informations spécifiques à la profondeur peuvent être extraites et appliquées pour créer des images bidimensionnelles et tridimensionnelles sans avoir besoin de procédures de numérisation tomographique fastidieuses et de radiographies plus coûteuses. Les images sont ensuite analysées pour détecter et caractériser des défauts tels que des irrégularités dans l'épaisseur de la couche diélectrique de l'ESC ainsi que de minuscules fissures et pores.

"OKOS a tiré parti des leçons et des spécifications strictes du monde des semi-conducteurs et a adapté nos systèmes de numérisation SAM pour fournir des solutions uniques spécifiquement pour l'inspection de la qualité des mandrins électrostatiques", a déclaré Polu. "Avec ce type de test, nous pouvons inspecter les matériaux à un niveau un à deux ordres de grandeur de mieux que les options traditionnelles pour découvrir des défauts tels que des vides, des fissures et le délaminage de différentes couches aussi petites que 50 microns qui n'étaient pas détectées auparavant.