L’efficacité est importante dans la fabrication de semi-conducteurs pour maintenir un avantage concurrentiel. Un fabricant de semi-conducteurs cherchait à améliorer les faibles rendements de production dus au fait que le matériau des plaquettes n'était pas parfaitement plat et aux effets du processus de fabrication. Leur système à masque existant avait un taux de rendement d’environ 66 %, ce qui signifie que seuls les deux tiers des puces sur chaque plaquette étaient adaptés à l’emballage.
Cela les a conduits à rechercher des méthodes pour augmenter leurs rendements et réduire les coûts associés à leur taux de rebut élevé. En investissant dans un système d'alignement sans masque MLA 300 de Heidelberg Instruments, avec un logiciel de vision intégré de Cognex, ils ont augmenté leur taux de rendement à 95 %.
Des coûts de rebut élevés entraînent le besoin de changement
Alors qu’il cherchait à moderniser sa ligne de production, ce fabricant a pris contact avec Heidelberg Instruments, qui lui a recommandé son aligneur sans masque MLA 300 pour améliorer le rendement.
Les tests d’exposition ont montré une amélioration significative du rendement de 66 % à 95 %. Bien que le temps de cycle par plaquette soit plus lent, le taux de rendement plus élevé et les économies réalisées sur les rebuts et les déchets l’emportent sur l’augmentation des temps de production. Les outils d’imagerie avancés Cognex dans le MLA 300
ont fourni les détails nécessaires pour aligner correctement le schéma de circuit projeté sur chaque matrice malgré les défis des irrégularités de surface.
Les matériaux sans silicium nécessitent une méthode de fabrication alternative
La lithographie à base de masque est le moyen le plus courant de produire des semi-conducteurs et est utilisée depuis des décennies. Il est plus efficace sur les matériaux de wafer parfaitement plats, comme le silicium. Les matériaux alternatifs utilisés dans la production à microéchelle présentent des défis pour la lithographie basée sur masque. Le gauchissement de la surface et les variations de hauteur font que les zones du substrat ne sont pas nettes avec les systèmes basés sur les masques. De même, le masque fixe ne permet pas de compenser les distorsions latérales causées par le traitement thermique.
Maintenir des taux de rendement élevés et réduire au minimum les déchets de la manière la plus rentable possible est l’objectif principal des fabricants de semi-conducteurs. Le rendement est également important, mais pas au détriment d'une trop grande quantité de déchets. Heureusement, Heidelberg Instruments a une solution : les gouttières sans masque.
La lithographie sans masque offre une solution exceptionnellement précise et adaptable
La lithographie sans masque offre une alternative à la lithographie traditionnelle à base de masque en projetant directement les dessins sur les plaquettes sans avoir recours à des masques photographiques. Cela permet une compensation dynamique des distorsions, en augmentant l’uniformité et l’alignement et en réduisant les rebuts. Les aligneurs sans masque constituent une solution rentable pour la sérialisation des appareils grâce à un cadre flexible qui permet des ajustements dynamiques du modèle et des caractéristiques générées de manière dynamique.
Heidelberg Instruments en Allemagne est spécialisé dans les équipements de lithographie laser sans masque avancés destinés à la recherche et à l’industrie. Grâce à la technologie de vision industrielle de Cognex, ce fabricant produit des aligneurs sans masque à la pointe de la technologie pour améliorer l’efficacité des applications de production au micron près. Ces systèmes utilisent des modulateurs spatiaux de lumière, des dispositifs optiques qui convertissent un flux de données en un motif lumineux projeté sur la surface du substrat.
La technologie d’alignement Cognex résout le problème de la « qualité d’ajustement »
Dans la fabrication de semi-conducteurs, plusieurs couches de circuits sont appliquées sur un matériau de base, ce qui nécessite plusieurs étapes pour un transfert précis des motifs. Le circuit ne fonctionnera correctement que si les connexions sont alignées avec précision. Heidelberg Instruments utilise la technologie de vision industrielle Cognex pour s’assurer que les modèles de matrice de micropuce projetés s’alignent sur les repères d’alignement du matériau de base, garantissant ainsi que les expositions sur plusieurs couches sont correctement alignées.
Heidelberg Instruments a créé des algorithmes pour calculer la « qualité de l'ajustement » afin de s'assurer que le substrat puisse recevoir correctement le motif. Si ce calcul est trop faible, le substrat est signalé pour une inspection secondaire et rejeté pour le traitement automatique. Si les rejets se produisent fréquemment, le traitement automatisé est ralenti, ce qui est coûteux et peut entraîner une baisse des performances. L’augmentation de la robustesse de l’alignement permet une plus grande variabilité de l’état des repères d’alignement sur le substrat.
Cognex joue ici un rôle essentiel. Les aligneurs sans masque de Heidelberg Instruments utilisent les capacités de comparaison de modèles de Cognex VisionPro pour localiser rapidement les marques d’alignement et vérifier le positionnement, garantissant ainsi des transferts de modèles de circuits précis, même sur les substrats les plus difficiles.
Tirer parti de la réputation de Cognex en matière d’outils de vision robustes, aujourd’hui et à l’avenir
Heidelberg Instruments développe de nombreux produits avec sa propre technologie, mais reconnaît l’importance d’un partenariat avec des spécialistes comme Cognex pour améliorer ses solutions. Konrad Roessler, PDG de Heidelberg Instruments, a déclaré : « En faisant appel à des spécialistes de l’imagerie comme Cognex, nous pouvons mettre en œuvre des modules tels que leur reconnaissance d’image dans notre ensemble d’outils et obtenir un meilleur rendement par rapport à la seule utilisation de notre solution. »
À l’avenir, Heidelberg Instruments prévoit de s’appuyer sur les outils de vision de Cognex pour fournir des fonctionnalités supplémentaires à ses clients, telles que des mesures ou d’autres tâches.
« Nous apprécions de disposer d’une boîte à outils étendue de Cognex, ce qui nous permet de réagir très rapidement à différents défis d’imagerie sans avoir à développer de nouveaux logiciels », a déclaré Philip Paul, chef de produit du MLA 300 chez Heidelberg Instruments.
Lorsqu’on lui a demandé de résumer sa perception de Cognex en quelques mots, Paul a déclaré : « Traitement d’image puissant et polyvalent. »