非接触センサーによるZ高さ測定

白書

アプリケーションノートLA03-0055

著作権©2013 Lion Precision。 www.lionprecision.com

サマリー

Z高さ測定、またはXNUMXつの軸の重要な位置の高解像度、高精度の非接触測定は、多くの業界で一般的なニーズです。 多くのエンジニアは、限られたスペース、温度変化、真空、ターゲット表面干渉、ターゲットとの偶発的な接触に起因する測定プローブの損傷に起因する設計要件と実装の問題に対処しながら、高解像度で正確な測定を得ようと努力しています。 静電容量式および渦電流式の非接触変位センサーは、サイズ、柔軟性、使いやすさ、高解像度、非接触性、堅牢な設計により、Z高さ測定の標準技術になりつつあります。 容量性および渦電流センサーは、特定のz高さ測定アプリケーションに適合するように簡単にカスタマイズすることもできます。

推奨Z高さ測定装置

Eliteシリーズ静電容量センサー

<1nmの分解能クリーンな乾燥環境が必要

エリートシリーズ

 

ECL202渦電流センサー

<100nmの分解能湿潤環境で機能非導体を検出しない

ECL202

 

技術

これらには多くの技術が適用されています Z高さ測定、それぞれ独自の一連の課題があります。 接触ゲージは、ターゲット表面を損傷する可能性があります。 光学式ゲージングは​​、熱感度、ターゲット材料の一貫性のない反射率に悩まされる可能性があり、必要なスペースに収めるのが難しい場合があります。 一部の容量性製品は、プローブの端が接地面に触れると、内部電子機器に損傷を与える可能性があります(Lion Precisionの容量性変位センサーにはこの問題はありません)。
Lion Precisionの容量性および渦電流センサーは、堅牢で熱補償されており、分解能が15ナノメートル未満、帯域幅が100 kHzに達する可能性があります。 それらは真空で使用することができ、その低消費電力はあなたの敏感な環境に熱を加えません。 完璧にフィットするようにカスタマイズすることもできます。 静電容量センサーは絶対最高の解像度を提供しますが、クリーンな環境で使用する必要があります。 渦電流センサーは、XNUMX nm未満の解像度を提供しながら、湿潤環境で使用できます。

アプリケーションと産業

Z高さ測定 光学および非光学処理の正確な位置決めを必要とする業界では一般的です。 多くのアプリケーションには、半導体ウェーハの処理と検査、マイクロリソグラフィー、光学顕微鏡と非光学顕微鏡、フォーカスとプリフォーカス、マスクの位置決めとアライメント、スキャン制御、平坦化などがあります。 これらのアプリケーションでは、多くの場合、ナノメートルが重要となる重要な位置決めが必要です。 また、化学機械的平坦化のスラリー充填環境から、低アウトガスと低消費電力を必要とする真空環境まで、困難な環境を含めることができます。

マスクのアライメントZ高さ

半導体プロセスで使用されるマスクは、今日の回路密度を達成するために正確に位置合わせする必要があります。 XNUMXつの非接触プローブを取り付けて、ウェーハに対するマスクのzの高さと平行度を監視できます。 センサーからの等しい出力を維持すると、並列処理が提供され、実際の出力値は重要なギャップ寸法を示します。

センサー図

化学機械的平坦化(CMP Z高さ)

正確なラッピングプロセスは、半導体、ディスクドライブ、および材料の除去の深さを正確に制御する必要があるその他の業界で使用されます。 化学機械平坦化プロセスでは、精密プラテン上で研磨剤スラリーを使用し、ラップする対象物に逆らって回転します。 材料が除去されると、ラップされているオブジェクトを保持しているキャリアがプラテンに近づきます。 渦電流センサーはスラリーを検出しないため、キャリアに対するプラテンの相対位置(z-height)を正確に測定して、除去された材料の量を決定します。 センサーの高分解能により、100nm以内の測定が可能です。 半導体ウェーハの場合、渦電流センサーはウェーハとスラリーを「透視」してプラテンまでの距離を測定できます。

ダイアグラム

フォーカス/プリフォーカス

光学顕微鏡法と非光学顕微鏡法には正確な z高さの位置決め 適切な焦点を維持します。 焦点を制御するための光学アルゴリズムが存在しますが、正しい焦点を検索している間は遅くなります。 非接触センサーを使用すると、光学アルゴリズムがプロセスをより迅速に完了することができる正確な焦点距離の位置にすばやく移動できます。
限られたスペースと多くの顕微鏡用途での性能に対する極端な要求のため、使用することには大きな利点があります カスタム設計のプローブ。 この図は、45°に構成された静電容量プローブを示しています。

ダイアグラム

スキャニング

一部の処理および検査アプリケーションは、スキャンヘッドを使用して、ターゲットオブジェクトの表面全体を処理または検査します。 Z高さのギャップと位置合わせは依然として重要ですが、このアプリケーションは静的な制御ではなく動的です。 ライオンプレシジョンの静電容量式および渦電流センサーは、15 kHzの広い帯域幅を持ち、必要に応じて最大80kHzの帯域幅を備えています。 高速応答時間と優れた位相応答により、動的アプリケーションでの正確で安定したサーボ制御が可能になります。

ダイアグラム

便利なリンク

PDFアイコン
ドキュメントアイコン
ドキュメントアイコン
ドキュメントアイコン

ホワイトペーパーをダウンロードする

電子顕微鏡をスキャンするためのZ高さ測定ケーススタディ

裏面半導体ウェーハ検査のZ高さ検出ケーススタディ

セミシリコンウェーハの厚さのケーススタディ