L'efficienza è importante nella produzione di semiconduttori per mantenere un vantaggio competitivo. Un produttore di semiconduttori mirava a migliorare i bassi rendimenti di produzione a causa del materiale dei wafer non perfettamente piatto e degli effetti del processo di fabbricazione. Il sistema esistente basato su maschere garantiva un rendimento di circa il 66%, il che significa che solo due chip su tre presenti su ogni wafer risultavano idonei al confezionamento.
Ciò ha portato l’azienda a ricercare metodologie in grado di incrementare il rendimento produttivo e di ridurre i costi associati all’elevato tasso di scarto. Investendo in un sistema di allineamento senza maschere MLA 300 di Heidelberg Instruments, con software di visione integrato di Cognex, sono riusciti ad aumentare il rendimento fino al 95%.
Gli elevati costi di scarto impongono un cambiamento
Durante la valutazione di possibili aggiornamenti alla linea, il produttore è entrato in contatto con Heidelberg Instruments, che ha consigliato l’allineatore senza maschere MLA 300 come soluzione per migliorare il rendimento.
I test di esposizione hanno mostrato un miglioramento significativo del rendimento dal 66% al 95%. Sebbene il tempo di ciclo per wafer fosse più lungo, l’aumento del rendimento e i conseguenti risparmi su scarti e sprechi hanno più che compensato l’incremento dei tempi di produzione. Gli avanzati strumenti di diagnostica per immagini Cognex in MLA 300
Ha fornito il livello di dettaglio necessario per allineare correttamente il pattern del circuito proiettato su ciascun die, nonostante le difficoltà dovute alle irregolarità della superficie.
I materiali non siliconici richiedono un metodo di produzione alternativo
La litografia a maschera è il modo più comune per produrre semiconduttori ed è in uso da decenni. È più efficace su materiali per wafer perfettamente piatti, come il silicio. I materiali alternativi utilizzati nella produzione su microscala presentano sfide peculiari per la litografia basata su maschere. La deformazione superficiale e le variazioni di altezza causano la perdita di messa a fuoco delle aree del substrato. Allo stesso modo, la maschera fissa non consente la compensazione delle distorsioni laterali causate dall'elaborazione termica.
Mantenere tassi di rendimento elevati e ridurre al minimo gli scarti nel modo più conveniente possibile è l’obiettivo principale dei produttori di semiconduttori. Anche la produttività è importante, ma non a scapito dell’aumento degli scarti. Fortunatamente, Heidelberg Instruments ha una soluzione: allineatori senza maschera.
La litografia senza maschera fornisce una soluzione eccezionalmente precisa e adattabile
La litografia senza maschere rappresenta un’alternativa alla litografia tradizionale basata su maschere, poiché consente di proiettare direttamente i layout sui wafer senza ricorrere a fotomaschere. Ciò consente la compensazione dinamica delle distorsioni, aumentando l’uniformità e l’allineamento e riducendo gli scarti. Gli allineatori senza maschera sono una soluzione economica per la serializzazione dei dispositivi grazie a un framework flessibile che consente regolazioni dinamiche del pattern e funzionalità generate dinamicamente.
Heidelberg Instruments in Germania è specializzata in apparecchiature avanzate per la litografia laser senza maschera per la ricerca e l'industria. Grazie alla tecnologia di visione artificiale di Cognex, produce allineatori senza maschera all’avanguardia per aumentare l’efficienza delle applicazioni di produzione a livello micrometrico. Questi sistemi utilizzano modulatori di luce spaziali, dispositivi ottici che convertono un flusso di dati in un modello di luce proiettato sulla superficie del substrato.
La tecnologia di allineamento di Cognex risolve le criticità legate alla qualità dell’adattamento
Nella produzione di semiconduttori, molteplici strati di circuiteria vengono applicati su un materiale di base, richiedendo svariate fasi per un trasferimento accurato del modello. Il circuito funziona correttamente solo se le connessioni sono allineate con estrema precisione. Heidelberg Instruments utilizza la tecnologia di visione artificiale di Cognex per garantire che i pattern dei die di microchip proiettati si allineino correttamente ai riferimenti del materiale di base, assicurando così un allineamento preciso delle esposizioni su più strati.
Heidelberg Instruments ha sviluppato algoritmi per calcolare la “qualità dell’allineamento”, così da verificare che il substrato potesse ricevere correttamente il pattern. Se questo valore è troppo basso, il substrato viene contrassegnato per l'ispezione secondaria e rifiutato per l'elaborazione automatica. Se gli scarti si verificano con frequenza, il processo automatizzato subisce rallentamenti, con un aumento dei costi e un conseguente calo delle prestazioni complessive. Aumentare l’affidabilità dell’allineamento consente di gestire una maggiore variabilità nelle condizioni dei marcatori di allineamento presenti sul substrato.
Cognex svolge un ruolo chiave in questa fase. Gli allineatori senza maschere di Heidelberg Instruments sfruttano le funzioni di abbinamento dei pattern di Cognex VisionPro per individuare rapidamente i riferimenti di allineamento e verificarne la posizione, assicurando un trasferimento accurato dei pattern circuitali anche su substrati più critici.
Valorizzare oggi e in futuro l’affidabilità degli strumenti di visione di Cognex
Heidelberg Instruments sviluppa molti prodotti con tecnologie brevettate, ma riconosce l’importanza di collaborare con specialisti come Cognex per potenziare le proprie soluzioni. Konrad Roessler, CEO di Heidelberg Instruments, ha dichiarato: “Affidandoci a specialisti dell’imaging come Cognex possiamo integrare nel nostro set di strumenti moduli come il loro riconoscimento delle immagini e ottenere risultati migliori rispetto all’utilizzo della sola soluzione sviluppata internamente.”
Per quanto riguarda il futuro, Heidelberg Instruments prevede di affidarsi agli strumenti di visione di Cognex per fornire funzionalità aggiuntive ai propri clienti, come la misurazione.
“Apprezziamo molto la disponibilità di una cassetta degli attrezzi così ampia da parte di Cognex: ci permette di reagire molto rapidamente a sfide di imaging diverse, senza dover sviluppare nuovi software”, ha dichiarato Philip Paul, Product Manager dell’MLA 300 presso Heidelberg Instruments.
Quando gli è stato chiesto di riassumere in poche parole la sua opinione di Cognex, Paul ha risposto: “Elaborazione delle immagini potente e versatile.”