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流水线级的高速光学3D形貌检测——全息显微镜方案

发布时间:2018/09/13 00:03 点击: 加载中..



硅片在线质量监测-全息显微镜

        对于传统显微技术来说,很难构建一个在时间和空间极限都能兼顾的显微系统。要想获得多的空间信息,就要损失一定的时间信息(如共聚焦显微术);要想得到快的时间信息,就要牺牲一定的空间信息(如宽场显微术)。空间信息蕴含两块:一是“信息总量”(比如拍合照,一张照片可以拍多少人),二是“信息细节”(如照片能否看清每个人的脸)。时间信息也蕴含两块:一是单次采集能力(能否用尽量短的曝光时间获得一张照片,如拍摄枪弹击破物体的瞬间),二是连续采集能力(如获得马跑步过程四条腿的落地顺序)。节选自潘雷霆——《超分辨光学成像引申讨论-时间信息和空间信息获取的博弈》

        对于一些需要时效性与细节兼顾的应用,如太阳能硅片的产品质量检测中,如果采用传统检测方案,即使只检测一块的硅片,也需要花费非常多的时间进行。而来自瑞士lyncee tec公司的性创新产品数字全息显微镜dhm®则是一款在时间和空间极限都能兼顾的显微系统。纵向亚纳米的分辨率和最高1000fps的成像速率,为许多需要兼顾时效和细节的显微与检测系统提供了创新的方案。dhm主要特点:

1.全视场、非扫描、非接触光学无损测量,可以超高速记录动态三维形貌(即四维形貌);

2.高吞吐量和对于环境噪声和振动的不敏感;

3.通用性和可扩展性:可配备多种类型的物镜,如长工作距离物镜、浸入式物镜等,满足不同种类样品的需求,预留后期可升级端口。

? 研究可形变样品三维动态响应

? 表面大区域扫描分析

? 高产量常规检测

? 生产线在线三维形貌捕捉

应用案例:硅片表面形貌缺陷检测 defect inspection

硅片质量在线检测.gif

硅片缺陷检测:检测速度为每秒1片,测量面积为5毫米x150毫米


? 高吞吐量和鲁棒性是生产线的关键需求。由于dhm®无与伦比的采集的速度测量不用停止样品。样品位移高达35厘米/秒,测量速率可达100hz

? 太阳能晶片有一个粗糙的表面产生斑点。一个特定光学配置允许dhm®提取精确的轮廓,无需机械聚焦、无需扫描成像

? 由于在生产环境中存在其他设备而出现振动。由于dhm®采集速度快,测量对振动不敏感,不需要防振工作站

根据用户需要,dhm可安装在一个标准传送带或集成在用户的设备上(输送托盘,龙门)。这种系统通常是定制的,专门用于特定的检查。dhm可以由tcp / ip控制软件模块启用控制所有的采集和分析功能。

材料和方法

显微镜

l 2个定制反射式dhm®头,顶部和底部表面检查

l 定制双波长dhm ®合成波长为58.6μm

l 尺寸:430 x230 x60毫米

l 重量:10公斤

软件

l 基于koala软件的专用采集和分析软件:在不到1秒的时间内完成50张图像的拼接

l 基于形貌测量的决定go/nogo

传输器

速度:214 mm / s

高度变化:< 300μm

测量由光势垒触发

样品

晶圆尺寸:150×150mm

检查面积:150x5mm

检查时间:0.7秒

结果

通过每秒1硅片的速度三维测量150 mm×2mm 粗糙表面

在测量到的整个三维表面上看标记检测

半透明曲样缺陷检测。硅片是靠吸附固定的。由计算机驱动的两个旋转轴,允许对整个表面进行表征。

硅片形貌检测.png

solar wafer 3d profile

其他优点:

由于无需复杂的扫描机制,较长的mtbf(平均故障间隔时间)

独特4d维度光学信息,所有dhm创新的解决方案符合工业检验

根据iso标准进行粗糙度测量

用快速和自动的图像缝合方法测量比视野更大的区域

在整个球面上自动检测缺陷:microshellls缺陷检测


样品示意


样品示意

沿着微壳的完整圆周测量和沿着带表示


操作复杂度:如果旋转轴不具有交叉样本中心,则样本抖动

自动聚焦补偿抖动问题

快速图像拼接在曲面上

在这个项目中,由于扫描过程的缓慢,其他替代方法被排除在外

显微镜

dhm®r1000

xyz电动位移台

两个定制的转动轴

真空卡盘,用2个小喷嘴来处理样品

软件

快速和自动化的拼接和数字曲率补偿使可提取数据在一个波段

每一步都要进行自动化的聚焦和相干搜索,以获得最优光学质量的数据

远程tcp / ip控制dhm®

microshells 样品

材料:chge球,由deutritium(d - t)组成的外部固态层

直径:0.8毫米

其他应用案例


在工业3d光学检测方面,lyncee tec于2010年安装了第一个系统,专门用于手表行业的质量控制。通过在一个传送盘上演示测量,实现了一个重要的步骤。测量不停止样品,并且无需任何机械来调整样品的高度来聚焦。

dhm® 3 d光学检验目前用于半导体、医疗技术、钟表和太阳能产业等,控制等以下特征:

3d形貌测量

根据iso标准进行粗糙度测量

硅晶圆上sio2的台阶高度

样本的审美控制

更多其他缺陷检测案例:文物司法痕迹检测;粗糙度qc;硅片台阶测量(外网打开速度较慢)。

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