هدف کالیبراسیون مانیتورینگ وافره

یک برد کالیبراسیون ویفر یک دستگاه مرجع با دقت بالا است که در سیستم‌های بازرسی، اندازه‌گیری و موقعیت‌یابی بصری ویفر نیمه‌هادی استفاده می‌شود. این برد با ساخت الگوهای استاندارد کالیبره شده دقیق بر روی یک زیرلایه، ابعاد هندسی، موقعیت‌ها، زوایا، صافی و مراجع پارامترهای نوری قابل اعتماد را برای تجهیزات فراهم می‌کند. به زبان ساده، برد کالیبراسیون ویفر معادل «خط‌کش استاندارد» و «سیستم مختصات مرجع» برای تجهیزات نیمه‌هادی است. تجهیزات، الگوهای استاندارد شناخته شده و دقیق روی برد کالیبراسیون را اندازه‌گیری کرده و نتایج اندازه‌گیری واقعی را با مقادیر استاندارد مقایسه می‌کنند، در نتیجه خطاهای تجهیزات را تصحیح کرده و دقت اندازه‌گیری و موقعیت‌یابی را بهبود می‌بخشند.

1. ساختارهای رایج

بردهای کالیبراسیون ویفر معمولاً از ویفرهای سیلیکونی، شیشه، کوارتز یا سایر زیرلایه‌های بسیار پایدار با سطوح الگوشده دقیق استفاده می‌کنند. بسته به کاربرد، شامل موارد زیر است:

(1) علامت‌های متقاطع/نشانگر با دقت بالا

(2) الگوهای خطوط و فواصل استاندارد

(3) ساختارهای شبکه‌ای یا آرایه‌ای

(4) الگوهای با اندازه استاندارد مانند دایره و مربع

(5) ساختارهای آزمایشی با جهت‌ها و مقیاس‌های مختلف

(6) نواحی مرجع برای تشخیص ارتفاع/صافی

2. ویژگی‌های اصلی

ویژگی‌های اصلی بردهای کالیبراسیون ویفر را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

(1) دقت بالا: ابعاد، فواصل و موقعیت‌های الگوها روی برد کالیبراسیون با دقت ماشین‌کاری و اندازه‌گیری شده‌اند و یک مرجع استاندارد پایدار و قابل اعتماد را فراهم می‌کنند.

(2) پایداری بالا: معمولاً از موادی با پایداری ابعادی خوب مانند سیلیکون، کوارتز و شیشه استفاده می‌شود که می‌تواند تغییرات ابعادی ناشی از دما، رطوبت و استفاده طولانی مدت را کاهش دهد.

(3) صافی بالا: سطح زیرلایه دارای صافی بالایی است که برای اطمینان از دقت تصویربرداری میکروسکوپی، بازرسی بصری و اندازه‌گیری ارتفاع مفید است.

(4) استانداردسازی الگو: انواع مختلف الگوهای استاندارد را می‌توان بر اساس الزامات تجهیزات و کاربرد طراحی کرد، مانند نشانگرهای هم‌ترازی، نشانگرهای متقاطع، ساختارهای خطوط/فواصل، شبکه‌ها و آرایه‌ها.(5) تکرارپذیری خوب: ابعاد و الگوهای برد کالیبراسیون تکرارپذیری خوبی را نشان می‌دهند و برای اندازه‌گیری‌های مکرر، تأیید دقت و نظارت بر انحراف طولانی مدت مناسب هستند.

(6) کاربرد گسترده: می‌توان از آن در بازرسی ویفر، سیستم‌های بینایی AOI، اندازه‌گیری میکروسکوپی، هم‌ترازی ویفر، موقعیت‌یابی پلتفرم متحرک و کالیبراسیون سیستم نوری استفاده کرد.

(7) کیفیت سطح بالا: معمولاً به زبری سطح کم و عیوب و ذرات کمتر نیاز دارد تا تداخل با نتایج بازرسی نوری به حداقل برسد.

(8) قابل سفارشی‌سازی: اندازه الگو، چیدمان، مواد و سطح دقت را می‌توان بر اساس اندازه ویفر، دقت تجهیزات، بزرگنمایی بازرسی و موارد کالیبراسیون سفارشی کرد.

3. حوزه‌های اصلی کاربرد بردهای کالیبراسیون ویفر

بردهای کالیبراسیون ویفر عمدتاً در تولید نیمه‌هادی، بازرسی ویفر، اندازه‌گیری نوری و موقعیت‌یابی دقیق استفاده می‌شوند، که به طور خاص شامل موارد زیر است:

(1) تجهیزات بازرسی ویفر

برای کالیبراسیون تجهیزات تشخیص عیوب ویفر، بازرسی ابعادی و بازرسی سطح استفاده می‌شود و دقت بازرسی، تکرارپذیری و پایداری تجهیزات را تأیید می‌کند.

(2) اندازه‌گیری میکروسکوپی نوری

برای میکروسکوپ‌ها، ابزارهای اندازه‌گیری نوری، سیستم‌های کمکی CD-SEM و غیره برای کالیبراسیون بزرگنمایی، اندازه پیکسل، خطوط و فواصل تجهیزات به کار می‌رود.

(3) هم‌ترازی و موقعیت‌یابی ویفر

در سیستم‌های هم‌ترازی ویفر، سیستم‌های موقعیت‌یابی بصری و پلتفرم‌های متحرک برای ایجاد مراجع مختصات دقیق از طریق نشانگرهای استاندارد و سایر گرافیک‌ها برای بهبود دقت موقعیت‌یابی ویفر استفاده می‌شود.

(4) تجهیزات لیتوگرافی و نوردهی

برای تأیید دقت هم‌ترازی، دقت موقعیت الگو و اثر تصویربرداری تجهیزات نوردهی استفاده می‌شود و به اشکال‌زدایی تجهیزات و تأیید عملکرد کمک می‌کند.

(5) بازرسی فرآیند نیمه‌هادی

برای بازرسی الگو پس از فرآیندهایی مانند لیتوگرافی، حکاکی و رسوب‌گذاری لایه نازک با تأیید خطوط، فواصل و مورفولوژی الگو از طریق ساختارهای استاندارد استفاده می‌شود.

(6) سیستم‌های بازرسی نوری خودکار (AOI)

به عنوان یک مرجع استاندارد در سیستم‌های AOI ویفر و بینایی ماشین برای کالیبراسیون دوربین‌ها، لنزها، منابع نور و الگوریتم‌های تصویر استفاده می‌شود و از دقت ابعاد و موقعیت‌های بازرسی اطمینان حاصل می‌کند.

(7) پلتفرم متحرک دقیق

در تجهیزات جابجایی، بازرسی و پردازش ویفر برای کالیبراسیون دقت حرکت محورهای X/Y/Z، تکرارپذیری و سیستم مختصات استفاده می‌شود.

(8) تحقیق و توسعه و پذیرش تجهیزات

در طول تحقیق و توسعه، نصب، راه‌اندازی و پذیرش کارخانه‌ای تجهیزات نیمه‌هادی برای تأیید اینکه آیا تجهیزات شاخص‌های دقت و الزامات عملکرد مشخص شده را برآورده می‌کنند، استفاده می‌شود.

(9) تحقیقات علمی و متراژ آزمایشگاهی

دانشگاه‌ها، مؤسسات تحقیقاتی و آزمایشگاه‌های نیمه‌هادی می‌توانند از بردهای کالیبراسیون ویفر برای کالیبراسیون سیستم نوری، اندازه‌گیری در مقیاس میکرو/نانو و تأیید دقت تجهیزات آزمایشی استفاده کنند.