eng
Выпуск #6/2021
А.Быкова, И.Род, К.Битаров, А.Казачков, Я.Минаева, К.Ракетов, В.Трушин, А.Фролова, Д.Подгорный, Д.Шамирян
Методика удаления кремниевых поверхностных микродефектов лазерной абляцией
Методика удаления кремниевых поверхностных микродефектов лазерной абляцией
Просмотры: 1643
DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.6.342.349
Одним из ограничивающих факторов непрерывного повышения доли выхода годных микроразмерных изделий на МЭМС-производствах является ненулевой средний уровень плотности загрязнений производственных инфраструктур. Этот фактор влияет на появление поверхностных дефектов в конечных изделиях, которые могут нарушать функциональность сенсора, датчика. В работе предлагается метод постобработки готовых чувствительных элементов по удалению кремниевых дефектов без нарушения целостности изделия для перевода бракованного изделия в класс годных. Апробация предложенного метода на МЭМС-производстве ООО "МАППЕР" показала, что результативность метода удаления дефектов прецизионным лазерным испарением материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет дальнейшей автоматизации процессов.
Одним из ограничивающих факторов непрерывного повышения доли выхода годных микроразмерных изделий на МЭМС-производствах является ненулевой средний уровень плотности загрязнений производственных инфраструктур. Этот фактор влияет на появление поверхностных дефектов в конечных изделиях, которые могут нарушать функциональность сенсора, датчика. В работе предлагается метод постобработки готовых чувствительных элементов по удалению кремниевых дефектов без нарушения целостности изделия для перевода бракованного изделия в класс годных. Апробация предложенного метода на МЭМС-производстве ООО "МАППЕР" показала, что результативность метода удаления дефектов прецизионным лазерным испарением материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет дальнейшей автоматизации процессов.
Теги: laser ablation mems performance indicator silicon surface microdefects кремниевые поверхностные микродефекты лазерная абляция мэмс показатель результативности
МЕТОДИКА УДАЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ МИКРОДЕФЕКТОВ
ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИЕЙ
METHOD FOR REMOVAL OF SILICON SURFACE MICRODEFECTS BY LASER ABLATION
А.Быкова1, 2, студентка, (ORCID: 0000-0002-9927-9974), И.Род1, к.ф.-м.н., директор по производству ООО "МАППЕР", (ORCID: 0000-0003-2793-739X), К.Битаров1, студент, (ORCID: 0000-0002-7777-3525), А.Казачков1, IT-менеджер, (ORCID: 0000-0002-5160-1207), Я.Минаева1, инженер-метролог, (ORCID: 0000-0002-2099-8096), К.Ракетов1 , 2, аспирант, IT-инженер, (ORCID: 0000-0003-1108-2235), В.Трушин1, инженер, (ORCID: 0000-0003-1910-4531), А.Фролова1, инженер, (ORCID: 0000-0003-3157-9812), Д.Подгорный 2, к.ф.-м.н., доцент, (ORCID: 0000-0002-8237-0608), Д.Шамирян1, PhD, генеральный директор ООО "МАППЕР", (ORCID: 0000-0003-2017-4836) / irina.rod@mapperllc.ru
A.Bykova1, 2, student, I.Rod1, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Manufacturing Director, K.Bitarov1, student, A.Kazachkov1, IT-manager, Y.Minayeva1, Metrology engineer, K.Raketov1, 2, Post-graduate, IT-Engineer, V.Trushin1, Engineer, A.Frolova1, Engineer, D.Podgornyy2, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), D.Shamiryan1, PhD, General Director
DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.6.342.349
Получено: 10.08.2021 г.
Одним из ограничивающих факторов непрерывного повышения доли выхода годных микро-размерных изделий на МЭМС-производствах является ненулевой средний уровень плотности загрязнений производственных инфраструктур. Этот фактор влияет на появление поверхностных дефектов в конечных изделиях, которые, в свою очередь, могут нарушать функциональность сенсора, датчика. Настоящая работа предлагает метод постобработки готовых чувствительных элементов по удалению кремниевых дефектов без нарушения целостности изделия для перевода бракованного изделия в класс годных. Апробация предложенного метода на МЭМС-производстве ООО "Маппер" показала, что результативность метода удаления дефектов методом прецизионного лазерного испарения материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет дальнейшей автоматизации процессов.
ВВЕДЕНИЕ
Начиная с марта 2020 года производства, работающие в области микроэлектроники, столкнулись с резкой нехваткой расходных материалов для работы в условиях чистых помещений с жестким контролем уровня загрязнений. Поставки одноразовых перчаток, масок, бахил, салфеток и прочего задерживались на неопределенный срок в связи с увеличением объемов поставки данной продукции для медицинских организаций и в целях обеспечения защитными средствами общества в наступивший период распространения новой коронавирусной инфекции. Сокращение объемов поставок и нарушение их графика привели к тому, что промышленные предприятия были вынуждены в срочном порядке перейти на альтернативные непроверенные расходные материалы, либо отказаться от использования некоторых из них, например одноразовых масок, а это в свою очередь вызвало увеличение уровня загрязнения (количества частиц в воздухе на единицу объема) на производствах. Уровень загрязнений на производствах микроэлектроники, как известно, оказывает прямое влияние на количество дефектов в конечных изделиях, на долю бракованной продукции [1]. В сложившейся ситуации стал актуальным поиск новых эффективных методик борьбы с дефектами с целью увеличения выхода годных изделий на производстве.
В настоящей статье авторы предлагают разработанную методику быстрого обнаружения поверхностных кремниевых дефектов на чувствительных МЭМС-элементах и их удаления методом лазерного испарения (абляции). Применение предложенной методики для чипов микроэлектромеханических систем (МЭМС-чипов) на производстве позволила увеличить выход годной продукции на 7%.
ОБНАРУЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Ранее в статьях [2] и [3] были представлены общие принципы автоматизированного поиска дефектов на поверхности МЭМС-изделия. Ключевыми процессами для обнаружения дефектов являются автоматизированная оптическая инспекция поверхности пластины и/или элемента, позволяющая получать изображения достаточно высокого разрешения, и быстрая машинная обработка полученных изображений. В настоящее время наилучшими методиками обработки изображений с целью поиска дефектов в них являются те, что основаны на работе нейронных сетей [4]. Основным преимуществом подобных программ является их самообучаемость, правда, для их эффективной работы необходимо обучить систему на большом количестве данных. Для действующего производства набрать большое количество данных не составляет трудности.
На рис.1 представлены шаги или процессы, которые необходимо провести в рамках предлагаемой нами методики обнаружения и удаления поверхностных дефектов. После обнаружения дефектов, которому соответствует шаг автоматизированной дефект-инспекции при помощи программного обеспечения (ПО) "Axalit" [2], мы обладаем информацией о месторасположении дефектов на поверхности пластины или элемента в выбранной системе координат. Далее запускается компьютерный код, позволяющий создать, во-первых, карту дефектов, то есть оптическое изображение, на котором отмечены обнаруженные дефекты, а во-вторых, рецепт для автоматизированного измерения дефектов на оптическом профилометре Bruker Contour GT-K.
По разработанной методике 3D-дефект-инспекции проводились измерения параметров дефектов на оборудовании Bruker ContourGT-K с моторизированными столиком и турелью при использовании интерференционного объектива типа Миро с увеличением 50х.
Погрешность определения координат дефектов в заданной системе координат по нашим оценкам не превышает 3 мкм и достаточна для последующего автоматического позиционирования объектива с полем зрения размером 126 × 95 мкм с целью локализации дефекта. Пример изображения 3D-дефекта-инспекции приведен на рис.2. Автоматизация дефект-инспекции позволила значительно уменьшить время ее проведения: ручная дефект-инспекция 100-мм пластины может быть проведена за 13–50 мин в зависимости от количества дефектов на пластине, тогда как автоматизированная дефект-инспекция в среднем занимает 4 мин на пластину, содержащую десятки и даже сотни чипов.
Как можно заметить, высота дефекта на рис.2 достигает 22,7 мкм и визуально форма дефекта напоминает столбик. Как было установлено, такие дефекты являются критичными для конечного продукта именно из-за достаточно большого показателя высоты. Любой МЭМС-сенсор имеет так называемые запрещенные зоны – зоны, в которых дефект определенных размеров является критичным (killer defect), так как приводит к нарушению функциональности сенсора, причем, запрещенной зоной может быть как вся поверхность элемента, так и определенные области на нем, в зависимости от требований. Элемент или чип, имеющий дефект в запрещенной зоне, считается бракованным. Количество брака в производстве непосредственно влияет на экономическую выгоду изготовления продукции, в связи с этим уменьшение количества брака за счет сокращения дефектов в изделиях является одной из основных производственных задач.
ВЫЖИГАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Одним из методов сокращения дефектов типа столбик является прецизионное выжигание кремниевых столбиков при помощи лазерного излучения. Прецизионным данный способ является в силу того, что обработке подвергается не вся подложка, а лишь сам дефект. Более того, это единственный метод, который воздействует не на целую пластину, а на единичный микросенсор, выделенный из пластины, что значительно снижает конечное количество бракованных элементов. Таким образом, в случае неудачной обработки будет испорчен лишь один сенсор, а не целая пластина, как, например, это может произойти при жидкостном травлении.
Процесс достаточно прост в осуществлении: держатель с чипом помещается под так называемую лазерную пушку. При помощи оптического микроскопа, встроенного в установку, оператор наводит луч лазера точно в точку, где находится дефект. Прицеливаясь, оператор "выстреливает" по дефекту, начиная с обработки краевых областей к центру с целью не перекрыть кремниевой крошкой ту область, которая еще не обработана. Как правило, один выстрел способен удалить до 5 мкм кремния вглубь.
Однако, установка также включает в себя функцию обработки на 10 мкм по глубине. Установка также включает в себя функцию обработки на 10 мкм по глубине, если это необходимо. После обработки дефектная область выглядит наподобие кратера с выступающими краями. 3D-профиль дефектов до и после обработки лазером представлен на рис.3.
В результате шести выстрелов по дефектной зоне удалось снизить высоту дефекта с 20 мкм до менее чем 2 мкм (рис.3). Блок-схема установки для лазерного выжигания представлена на рис.4.
Установка обеспечивает удаление дискретных масс с кремниевого сенсора за счет термического испарения кремния с помощью лазера. Обработанная область остается в виде лунки диаметром не более 15 мкм. Точность позиционирования стола для установки образцов находится в диапазоне 5 мкм. Устройство фокусировки строится на основе аналитического микроскопа и имеет дополнительный телевизионный канал наблюдения и наведения. Импульсный лазер с длиной волны 0,53 мкм позволяет получать пятна в зоне обработки от 5 до 20 мкм. Мощность лазерного излучения находится в диапазоне от 0,1 до 0,3 Вт при постоянной частоте 10 Гц. На рис.5 представлены случаи наиболее характерных типов обработки, которая позволила удалить дефект полностью или частично, и в первом случае перевести элемент в класс годных. Слева представлены профили дефектов до обработки, а справа – профиль обработанной области.
На рис.5а и b изображен дефект, обработка которого была проведена успешно. Как можно видеть, высота дефекта стала менее 2 мкм, а глубина лунки не превысила 10 мкм (такая глубина является критичной согласно требованиям к представляемому сенсору). На рис.5с представлен высокий столбчатый дефект, а на рис.5d – профиль обработанной его области, где глубина лунки составила более 10 мкм, что привело к браку продукции. Также может возникнуть трудность с обработкой слишком высоких дефектов, когда выжигания лазером недостаточно, чтобы полностью убрать высоту дефективного столбика, что также не приведет к переводу элемента в разряд годных (рис.5e и f). Кроме того, может возникнуть проблема с тем, чтобы данным лазерным пучком полностью обработать зону с дефектом, в случае, если изначально критический размер слишком большой. Так, например, на рис.5g представлен широкий дефект высотой более 20 мкм (до удаления). Видно, что обработать удалось лишь часть дефектной области, в то время как другая часть дефекта почти не изменила высоты. Связано это с тем, что выжигание поверхностных дефектов производит оператор, руководствуясь визуальным методом, что иногда не может гарантировать получения точных результатов.
РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ МЕТОДИКИ УДАЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Описанный выше метод показал себя результативным как с производственной, так и с экономической точек зрения – выход годной продукции был увеличен приблизительно на 7% в производстве трех партий чипов, каждая из которых состояла из 120 чипов. На рис.6 представлена гистограмма роста выхода годных элементов в зависимости от проведенных обработок в отдельных партиях. Как можно видеть, за четыре обработки 45–77% обрабатываемых (дефектных) чипов были переведены из категории брака в категорию годных.
ВЫВОДЫ
Предложенная в статье методика борьбы с поверхностными дефектами МЭМС-элементов была успешно апробирована на МЭМС-производстве ООО "Маппер". Результативность метода удаления дефектов методом прецизионного лазерного испарения материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет автоматизации процесса удаления дефектов, которая может быть достигнута посредством следующих изменений в системе лазерной обработки: моторизации столика, улучшения точности его позиционирования, автоматизации позиционирования источника лазерного излучения, добавления возможности настройки размера лазерного луча и его мощности.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing. Peter van Zant. 2004, McGraw-Hill Book Company, 544 p.
Ракетов К., Израилев Н., Казачков А., Заблоцкая Е., Род И., Рябков М., Исаченко А., Шамирян Д. Об автоматизированной системе детектирования дефектов на МЭМС-производстве // Наноиндустрия. 2018. № 7–8. С. 542–548.
Заблоцкая Е., Род И., Таренкин А., Казачков А., Шамирян Д. Автоматизированная инспекция дефектов литографии как метод контроля качества МЭМС-элементов // Нано- и микросистемная техника. 2017. № 10. С. 605–613.
Jong-Chih C., Ming-Tao W., Jiann-Der L. Inspection and Classification of Semiconductor Wafer Surface Defects Using CNN Deep Learning Networks. Applied Sciences. 2020. № 15. P. 13.
ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИЕЙ
METHOD FOR REMOVAL OF SILICON SURFACE MICRODEFECTS BY LASER ABLATION
А.Быкова1, 2, студентка, (ORCID: 0000-0002-9927-9974), И.Род1, к.ф.-м.н., директор по производству ООО "МАППЕР", (ORCID: 0000-0003-2793-739X), К.Битаров1, студент, (ORCID: 0000-0002-7777-3525), А.Казачков1, IT-менеджер, (ORCID: 0000-0002-5160-1207), Я.Минаева1, инженер-метролог, (ORCID: 0000-0002-2099-8096), К.Ракетов1 , 2, аспирант, IT-инженер, (ORCID: 0000-0003-1108-2235), В.Трушин1, инженер, (ORCID: 0000-0003-1910-4531), А.Фролова1, инженер, (ORCID: 0000-0003-3157-9812), Д.Подгорный 2, к.ф.-м.н., доцент, (ORCID: 0000-0002-8237-0608), Д.Шамирян1, PhD, генеральный директор ООО "МАППЕР", (ORCID: 0000-0003-2017-4836) / irina.rod@mapperllc.ru
A.Bykova1, 2, student, I.Rod1, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Manufacturing Director, K.Bitarov1, student, A.Kazachkov1, IT-manager, Y.Minayeva1, Metrology engineer, K.Raketov1, 2, Post-graduate, IT-Engineer, V.Trushin1, Engineer, A.Frolova1, Engineer, D.Podgornyy2, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), D.Shamiryan1, PhD, General Director
DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.6.342.349
Получено: 10.08.2021 г.
Одним из ограничивающих факторов непрерывного повышения доли выхода годных микро-размерных изделий на МЭМС-производствах является ненулевой средний уровень плотности загрязнений производственных инфраструктур. Этот фактор влияет на появление поверхностных дефектов в конечных изделиях, которые, в свою очередь, могут нарушать функциональность сенсора, датчика. Настоящая работа предлагает метод постобработки готовых чувствительных элементов по удалению кремниевых дефектов без нарушения целостности изделия для перевода бракованного изделия в класс годных. Апробация предложенного метода на МЭМС-производстве ООО "Маппер" показала, что результативность метода удаления дефектов методом прецизионного лазерного испарения материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет дальнейшей автоматизации процессов.
ВВЕДЕНИЕ
Начиная с марта 2020 года производства, работающие в области микроэлектроники, столкнулись с резкой нехваткой расходных материалов для работы в условиях чистых помещений с жестким контролем уровня загрязнений. Поставки одноразовых перчаток, масок, бахил, салфеток и прочего задерживались на неопределенный срок в связи с увеличением объемов поставки данной продукции для медицинских организаций и в целях обеспечения защитными средствами общества в наступивший период распространения новой коронавирусной инфекции. Сокращение объемов поставок и нарушение их графика привели к тому, что промышленные предприятия были вынуждены в срочном порядке перейти на альтернативные непроверенные расходные материалы, либо отказаться от использования некоторых из них, например одноразовых масок, а это в свою очередь вызвало увеличение уровня загрязнения (количества частиц в воздухе на единицу объема) на производствах. Уровень загрязнений на производствах микроэлектроники, как известно, оказывает прямое влияние на количество дефектов в конечных изделиях, на долю бракованной продукции [1]. В сложившейся ситуации стал актуальным поиск новых эффективных методик борьбы с дефектами с целью увеличения выхода годных изделий на производстве.
В настоящей статье авторы предлагают разработанную методику быстрого обнаружения поверхностных кремниевых дефектов на чувствительных МЭМС-элементах и их удаления методом лазерного испарения (абляции). Применение предложенной методики для чипов микроэлектромеханических систем (МЭМС-чипов) на производстве позволила увеличить выход годной продукции на 7%.
ОБНАРУЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Ранее в статьях [2] и [3] были представлены общие принципы автоматизированного поиска дефектов на поверхности МЭМС-изделия. Ключевыми процессами для обнаружения дефектов являются автоматизированная оптическая инспекция поверхности пластины и/или элемента, позволяющая получать изображения достаточно высокого разрешения, и быстрая машинная обработка полученных изображений. В настоящее время наилучшими методиками обработки изображений с целью поиска дефектов в них являются те, что основаны на работе нейронных сетей [4]. Основным преимуществом подобных программ является их самообучаемость, правда, для их эффективной работы необходимо обучить систему на большом количестве данных. Для действующего производства набрать большое количество данных не составляет трудности.
На рис.1 представлены шаги или процессы, которые необходимо провести в рамках предлагаемой нами методики обнаружения и удаления поверхностных дефектов. После обнаружения дефектов, которому соответствует шаг автоматизированной дефект-инспекции при помощи программного обеспечения (ПО) "Axalit" [2], мы обладаем информацией о месторасположении дефектов на поверхности пластины или элемента в выбранной системе координат. Далее запускается компьютерный код, позволяющий создать, во-первых, карту дефектов, то есть оптическое изображение, на котором отмечены обнаруженные дефекты, а во-вторых, рецепт для автоматизированного измерения дефектов на оптическом профилометре Bruker Contour GT-K.
По разработанной методике 3D-дефект-инспекции проводились измерения параметров дефектов на оборудовании Bruker ContourGT-K с моторизированными столиком и турелью при использовании интерференционного объектива типа Миро с увеличением 50х.
Погрешность определения координат дефектов в заданной системе координат по нашим оценкам не превышает 3 мкм и достаточна для последующего автоматического позиционирования объектива с полем зрения размером 126 × 95 мкм с целью локализации дефекта. Пример изображения 3D-дефекта-инспекции приведен на рис.2. Автоматизация дефект-инспекции позволила значительно уменьшить время ее проведения: ручная дефект-инспекция 100-мм пластины может быть проведена за 13–50 мин в зависимости от количества дефектов на пластине, тогда как автоматизированная дефект-инспекция в среднем занимает 4 мин на пластину, содержащую десятки и даже сотни чипов.
Как можно заметить, высота дефекта на рис.2 достигает 22,7 мкм и визуально форма дефекта напоминает столбик. Как было установлено, такие дефекты являются критичными для конечного продукта именно из-за достаточно большого показателя высоты. Любой МЭМС-сенсор имеет так называемые запрещенные зоны – зоны, в которых дефект определенных размеров является критичным (killer defect), так как приводит к нарушению функциональности сенсора, причем, запрещенной зоной может быть как вся поверхность элемента, так и определенные области на нем, в зависимости от требований. Элемент или чип, имеющий дефект в запрещенной зоне, считается бракованным. Количество брака в производстве непосредственно влияет на экономическую выгоду изготовления продукции, в связи с этим уменьшение количества брака за счет сокращения дефектов в изделиях является одной из основных производственных задач.
ВЫЖИГАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Одним из методов сокращения дефектов типа столбик является прецизионное выжигание кремниевых столбиков при помощи лазерного излучения. Прецизионным данный способ является в силу того, что обработке подвергается не вся подложка, а лишь сам дефект. Более того, это единственный метод, который воздействует не на целую пластину, а на единичный микросенсор, выделенный из пластины, что значительно снижает конечное количество бракованных элементов. Таким образом, в случае неудачной обработки будет испорчен лишь один сенсор, а не целая пластина, как, например, это может произойти при жидкостном травлении.
Процесс достаточно прост в осуществлении: держатель с чипом помещается под так называемую лазерную пушку. При помощи оптического микроскопа, встроенного в установку, оператор наводит луч лазера точно в точку, где находится дефект. Прицеливаясь, оператор "выстреливает" по дефекту, начиная с обработки краевых областей к центру с целью не перекрыть кремниевой крошкой ту область, которая еще не обработана. Как правило, один выстрел способен удалить до 5 мкм кремния вглубь.
Однако, установка также включает в себя функцию обработки на 10 мкм по глубине. Установка также включает в себя функцию обработки на 10 мкм по глубине, если это необходимо. После обработки дефектная область выглядит наподобие кратера с выступающими краями. 3D-профиль дефектов до и после обработки лазером представлен на рис.3.
В результате шести выстрелов по дефектной зоне удалось снизить высоту дефекта с 20 мкм до менее чем 2 мкм (рис.3). Блок-схема установки для лазерного выжигания представлена на рис.4.
Установка обеспечивает удаление дискретных масс с кремниевого сенсора за счет термического испарения кремния с помощью лазера. Обработанная область остается в виде лунки диаметром не более 15 мкм. Точность позиционирования стола для установки образцов находится в диапазоне 5 мкм. Устройство фокусировки строится на основе аналитического микроскопа и имеет дополнительный телевизионный канал наблюдения и наведения. Импульсный лазер с длиной волны 0,53 мкм позволяет получать пятна в зоне обработки от 5 до 20 мкм. Мощность лазерного излучения находится в диапазоне от 0,1 до 0,3 Вт при постоянной частоте 10 Гц. На рис.5 представлены случаи наиболее характерных типов обработки, которая позволила удалить дефект полностью или частично, и в первом случае перевести элемент в класс годных. Слева представлены профили дефектов до обработки, а справа – профиль обработанной области.
На рис.5а и b изображен дефект, обработка которого была проведена успешно. Как можно видеть, высота дефекта стала менее 2 мкм, а глубина лунки не превысила 10 мкм (такая глубина является критичной согласно требованиям к представляемому сенсору). На рис.5с представлен высокий столбчатый дефект, а на рис.5d – профиль обработанной его области, где глубина лунки составила более 10 мкм, что привело к браку продукции. Также может возникнуть трудность с обработкой слишком высоких дефектов, когда выжигания лазером недостаточно, чтобы полностью убрать высоту дефективного столбика, что также не приведет к переводу элемента в разряд годных (рис.5e и f). Кроме того, может возникнуть проблема с тем, чтобы данным лазерным пучком полностью обработать зону с дефектом, в случае, если изначально критический размер слишком большой. Так, например, на рис.5g представлен широкий дефект высотой более 20 мкм (до удаления). Видно, что обработать удалось лишь часть дефектной области, в то время как другая часть дефекта почти не изменила высоты. Связано это с тем, что выжигание поверхностных дефектов производит оператор, руководствуясь визуальным методом, что иногда не может гарантировать получения точных результатов.
РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ МЕТОДИКИ УДАЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Описанный выше метод показал себя результативным как с производственной, так и с экономической точек зрения – выход годной продукции был увеличен приблизительно на 7% в производстве трех партий чипов, каждая из которых состояла из 120 чипов. На рис.6 представлена гистограмма роста выхода годных элементов в зависимости от проведенных обработок в отдельных партиях. Как можно видеть, за четыре обработки 45–77% обрабатываемых (дефектных) чипов были переведены из категории брака в категорию годных.
ВЫВОДЫ
Предложенная в статье методика борьбы с поверхностными дефектами МЭМС-элементов была успешно апробирована на МЭМС-производстве ООО "Маппер". Результативность метода удаления дефектов методом прецизионного лазерного испарения материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет автоматизации процесса удаления дефектов, которая может быть достигнута посредством следующих изменений в системе лазерной обработки: моторизации столика, улучшения точности его позиционирования, автоматизации позиционирования источника лазерного излучения, добавления возможности настройки размера лазерного луча и его мощности.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing. Peter van Zant. 2004, McGraw-Hill Book Company, 544 p.
Ракетов К., Израилев Н., Казачков А., Заблоцкая Е., Род И., Рябков М., Исаченко А., Шамирян Д. Об автоматизированной системе детектирования дефектов на МЭМС-производстве // Наноиндустрия. 2018. № 7–8. С. 542–548.
Заблоцкая Е., Род И., Таренкин А., Казачков А., Шамирян Д. Автоматизированная инспекция дефектов литографии как метод контроля качества МЭМС-элементов // Нано- и микросистемная техника. 2017. № 10. С. 605–613.
Jong-Chih C., Ming-Tao W., Jiann-Der L. Inspection and Classification of Semiconductor Wafer Surface Defects Using CNN Deep Learning Networks. Applied Sciences. 2020. № 15. P. 13.
Отзывы читателей
