Mesure de la hauteur en Z avec des capteurs sans contact

PAPIER BLANC

Note d'application LA03-0055

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Résumé

Mesure de la hauteur en Z, ou toute mesure sans contact, haute résolution et de haute précision, de la position critique sur un axe, est un besoin courant dans de nombreux secteurs. De nombreux ingénieurs ont eu du mal à essayer d'obtenir une mesure précise avec une résolution élevée tout en répondant aux exigences de conception et aux problèmes de mise en œuvre causés par un espace limité, des variations de température, le vide, des interférences sur la surface de la cible et des dommages aux sondes de mesure résultant d'un contact accidentel avec la cible. Les capteurs de déplacement sans contact capacitifs et à courants de Foucault deviennent une technologie standard pour la mesure de la hauteur z en raison de leur petite taille, de leur flexibilité, de leur facilité d'utilisation, de leur haute résolution, de leur nature sans contact et de leur conception robuste. Les capteurs capacitifs et à courants de Foucault peuvent également être facilement personnalisés pour s'adapter à des applications de mesure de hauteur z spécifiques.

Équipement de mesure de hauteur Z recommandé

Capteurs capacitifs série Elite

Résolution <1 nm Nécessite un environnement propre et sec

série Elite.

 

Capteur de courant de Foucault ECL202

Résolution <100 nm Fonctionne dans un environnement humide Ne détecte pas les non-conducteurs

ECL202

 

Technologies

De nombreuses technologies ont été appliquées à ces mesures de hauteur z, chacun avec son propre ensemble de défis. Le jaugeage par contact peut endommager les surfaces cibles. Le calibrage optique peut souffrir de la sensibilité thermique, de la réflectivité irrégulière du matériau cible et peut être difficile à adapter dans l'espace requis. Certains produits capacitifs peuvent endommager les composants électroniques internes si l'extrémité de la sonde touche une surface mise à la terre (les capteurs de déplacement capacitifs Lion Precision ne rencontrent pas ce problème).
Les capteurs capacitifs et à courants de Foucault Lion Precision sont robustes, compensés thermiquement, peuvent avoir des résolutions inférieures à un nanomètre et des largeurs de bande atteignant 15 kHz. Ils peuvent être utilisés sous vide et leur faible dissipation de puissance n’apportera pas de chaleur à votre environnement sensible. Ils peuvent également être personnalisés pour un ajustement parfait. Les capteurs capacitifs offrent la résolution la plus élevée absolue mais doivent être utilisés dans un environnement propre. Les capteurs à courants de Foucault peuvent être utilisés dans des environnements humides tout en offrant des résolutions inférieures à 100 nm.

Applications et industries

Mesure de la hauteur en Z est répandu dans les industries nécessitant un positionnement précis pour le traitement optique et non optique. Parmi les nombreuses applications, citons: l’inspection et le traitement des tranches de semi-conducteurs, la microlithographie, la microscopie optique et non optique, la mise au point et la préfocalisation, le positionnement et l’alignement des masques, le contrôle de numérisation et la planarisation. Ces applications nécessitent souvent un positionnement critique là où les nanomètres importent. Ils peuvent également inclure des environnements difficiles, des environnements remplis de boue de planarisation chimico-mécanique aux environnements sous vide nécessitant un dégazage faible et une faible dissipation de puissance.

Alignement du masque en hauteur Z

Les masques utilisés dans le traitement des semi-conducteurs doivent être alignés avec précision pour atteindre les densités de circuits actuelles. Quatre sondes sans contact peuvent être montées pour surveiller la hauteur z et le parallélisme du masque par rapport à la tranche. Le maintien de sorties égales des capteurs assure le parallélisme tandis que la valeur de sortie réelle indique la dimension de l'espace critique.

Diagramme du capteur

Planarisation chimico-mécanique (hauteur CMP Z)

Un processus de rodage précis est utilisé dans les semi-conducteurs, les lecteurs de disques et d'autres industries qui nécessitent une profondeur d'enlèvement de matière contrôlée avec précision. Le processus de planarisation chimico-mécanique utilise une suspension abrasive sur un plateau de précision qui tourne contre l'objet à roder. Au fur et à mesure que la matière est retirée, le support contenant l'objet à roder se rapproche du plateau. Les capteurs à courants de Foucault ne détectent pas la boue et fournissent ainsi une mesure précise de la position relative du plateau par rapport au support (hauteur z) pour déterminer la quantité de matière qui a été retirée. La haute résolution des capteurs permet des mesures à moins de 100 nm. Pour les tranches semi-conductrices, les capteurs à courants de Foucault peuvent "voir à travers" la tranche et la suspension pour mesurer la distance par rapport au plateau.

Diagramme

Focus / Prefocus

La microscopie optique et non optique nécessite une précision positionnement en hauteur z maintenir une bonne concentration. Bien que des algorithmes optiques existent pour contrôler la mise au point, ils peuvent être lents lors de la recherche de la mise au point correcte. Les capteurs sans contact peuvent être utilisés pour se déplacer rapidement vers une position à la distance focale précise où les algorithmes optiques peuvent compléter plus rapidement le processus.
En raison de l'espace restreint et de la demande extrême de performances dans de nombreuses applications de microscopie, l'utilisation d'avantages sondes conçues sur mesure; Ce dessin montre des sondes capacitives configurées à 45 °.

Diagramme

Balayage

Certaines applications de traitement et d'inspection utilisent une tête de lecture pour traiter ou inspecter la surface de l'objet cible. L'écart et l'alignement de la hauteur Z sont toujours critiques, mais plutôt qu'un contrôle statique, cette application est dynamique. Les capteurs capacitifs et à courants de Foucault Lion Precision ont une large bande passante de 15 kHz avec des bandes passantes aussi élevées que 80 kHz si nécessaire. Le temps de réponse rapide et l'excellente réponse de phase permettent une servocommande précise et stable dans les applications dynamiques.

Diagramme

LIENS UTILES

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MESURE DE LA HAUTEUR Z POUR BALAYER UNE ÉTUDE DE CAS DE MICROSCOPES ÉLECTRONIQUES

DÉTECTION DE HAUTEUR Z POUR L'ÉTUDE DE CAS D'INSPECTION DE TRANCHE DE SEMI-CONDUCTEUR ARRIÈRE

ÉTUDE DE CAS D'ÉPAISSEUR DE PLAQUETTES SEMI SILICIUM