Misurazione dell'altezza Z con sensori senza contatto

CARTA BIANCA

Nota applicativa LA03-0055

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sommario

Misurazione dell'altezza Z., o qualsiasi misurazione senza contatto ad alta risoluzione e precisione della posizione critica su un asse, è un'esigenza comune in molti settori. Molti ingegneri hanno lottato per cercare di ottenere una misurazione accurata ad alta risoluzione, affrontando i requisiti di progettazione e i problemi di implementazione causati da spazio limitato, variazioni di temperatura, vuoto, interferenze sulla superficie del bersaglio e danni alle sonde di misurazione risultanti da un contatto accidentale con il bersaglio. I sensori di spostamento senza contatto capacitivi e a correnti parassite stanno diventando una tecnologia standard per la misurazione dell'altezza z a causa delle loro dimensioni ridotte, flessibilità, facilità d'uso, alta risoluzione, natura senza contatto e design robusto. I sensori capacitivi e a correnti parassite possono anche essere facilmente personalizzati per adattarsi a specifiche applicazioni di misurazione dell'altezza z.

Attrezzatura di misurazione dell'altezza Z consigliata

Sensori capacitivi serie Elite

Risoluzione <1 nm Richiede un ambiente pulito e asciutto

Serie Elite

 

Sensore di correnti parassite ECL202

Risoluzione <100 nm Funziona in ambiente umido Non rileva i non conduttori

ECL202

 

Tecnologie

Molte tecnologie sono state applicate a questi misure di altezza z, ognuno con le proprie sfide. La misurazione dei contatti può danneggiare le superfici target. La misurazione ottica può soffrire di sensibilità termica, riflettenza incoerente del materiale target e può essere difficile adattarsi allo spazio richiesto. Alcuni prodotti capacitivi possono subire danni all'elettronica interna se l'estremità della sonda tocca una superficie collegata a terra (i sensori di spostamento capacitivo Lion Precision non presentano questo problema).
I sensori capacitivi ea correnti parassite Lion Precision sono robusti, termicamente compensati, possono avere risoluzioni inferiori a un nanometro e larghezze di banda fino a 15 kHz. Possono essere utilizzati nel vuoto e la loro dissipazione a bassa potenza non aggiungerà calore al tuo ambiente sensibile. Possono anche essere personalizzati per una vestibilità perfetta. I sensori capacitivi offrono la massima risoluzione assoluta ma devono essere utilizzati in un ambiente pulito. I sensori a correnti parassite possono essere utilizzati in ambienti umidi pur offrendo risoluzioni inferiori a 100 nm.

Applicazioni e settori

Misura dell'altezza Z. è comune nelle industrie che richiedono un posizionamento preciso per l'elaborazione ottica e non ottica. Alcune delle molte applicazioni includono: elaborazione e ispezione di wafer a semiconduttore, microlitografia, microscopia ottica e non ottica, messa a fuoco e prefocus, posizionamento e allineamento della maschera, controllo di scansione e planarizzazione. Queste applicazioni richiedono spesso un posizionamento critico in cui i nanometri contano. Possono anche includere ambienti difficili, dagli ambienti pieni di liquami di planarizzazione chimico-meccanica agli ambienti del vuoto che richiedono un basso degassamento e una bassa dissipazione di potenza.

Allineamento maschera Altezza Z.

Le maschere utilizzate nell'elaborazione dei semiconduttori devono essere allineate con precisione per raggiungere le densità dei circuiti di oggi. È possibile montare quattro sonde senza contatto per monitorare l'altezza z e il parallelismo della maschera rispetto al wafer. Il mantenimento di uscite uguali dai sensori fornisce parallelismo mentre il valore di uscita effettivo indica la dimensione del gap critico.

Diagramma del sensore

Planarizzazione chimico-meccanica (altezza CMP Z)

Un processo di lappatura preciso viene utilizzato nei semiconduttori, nelle unità disco e in altri settori che richiedono una profondità di rimozione del materiale accuratamente controllata. Il processo di planarizzazione chimico-meccanica utilizza un impasto abrasivo su una piastra di precisione che ruota contro l'oggetto da lappare. Quando il materiale viene rimosso, il supporto che trattiene l'oggetto da lappare si avvicina alla piastra. I sensori di correnti parassite non rilevano il liquame e quindi forniscono una misurazione precisa della posizione relativa della piastra rispetto al supporto (altezza z) per determinare la quantità di materiale rimosso. L'alta risoluzione dei sensori consente misurazioni entro 100 nm. Per i wafer semiconduttori, i sensori di correnti parassite possono "vedere attraverso" il wafer e il liquame per misurare la distanza dalla piastra.

Diagramma

Focus / Messa a fuoco preliminare

La microscopia ottica e non ottica richiede precisione posizionamento in altezza z per mantenere una messa a fuoco adeguata. Sebbene esistano algoritmi ottici per il controllo della messa a fuoco, possono essere lenti durante la ricerca della messa a fuoco corretta. I sensori senza contatto possono essere utilizzati per spostarsi rapidamente in una posizione alla precisa lunghezza focale in cui gli algoritmi ottici possono completare più rapidamente il processo.
A causa dello spazio limitato e dell'estrema richiesta di prestazioni in molte applicazioni di microscopia, ci sono vantaggi significativi nell'uso sonde personalizzate; questo disegno mostra sonde capacitive configurate a 45 °.

Diagramma

Scansione

Alcune applicazioni di elaborazione e ispezione utilizzano una testina di scansione per trattare o ispezionare la superficie dell'oggetto target. Il divario e l'allineamento dell'altezza Z sono ancora critici, ma questa applicazione è dinamica piuttosto che un controllo statico. I sensori capacitivi e correnti parassite Lion Precision hanno ampie larghezze di banda di 15 kHz con larghezze di banda fino a 80 kHz quando richiesto. Il tempo di risposta veloce e l'eccellente risposta di fase consentono un servocontrollo preciso e stabile nelle applicazioni dinamiche.

Diagramma

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