فحص HBM وWLP: افصل القياس ثلاثي الأبعاد عن مراجعة العيوب ثنائية الأبعاد

إفصاح عن الأدلة: هذه الصفحة دليل هندسي مستقل مستند إلى معلومات شركة عامة من OPTIVE. وهي ليست دراسة حالة لعميل، ولا ادعاءً بوجود تركيبات قائمة، ولا تأييدًا، ولا بيان توافق موثقًا. مستشعر الكاميرا وأرقام قطع العدسات وأي علاقة شراء مع POMEAS هي UNKNOWN.

تُحكم رزمة HBM والغلاف على مستوى الرقاقة WLP معًا على سؤالين مختلفين في آن واحد: ما ارتفاعها، وهل تبدو سليمة. السؤال الأول كمي ويحتاج مرجع ارتفاع معايرًا في مكان ما من السلسلة. والثاني نوعي ويحتاج تباينًا ولونًا وتكبيرًا كافيًا لتصنيف العيب. يجمع المشتريات الاثنين تحت «بصريات الفحص» ثم يكتشف، عادةً عند القبول، أن المحطة التي تقيس الاستواء المشترك جيدًا لا ترى العيب الذي يهم، وأن المحطة التي تصور العيب ببراعة لا تملك خرج ارتفاع قابلًا للتتبع أصلًا.

الفصل ليس مسألة شراء عدسة أفضل. إنه ينبع من مبدأ القياس: سلسلة التصوير ثنائية الأبعاد تنتج إحداثية جانبية لكل بكسل ولا شيء غير ذلك، بينما سلسلة الارتفاع تنتج إحداثية محورية مقابل مرجع. تعرض هذه الصفحة ما يجب أن تحويه كل سلسلة، وتجري الحساب الذي يحدد التكبير، وتحدد أين تقف محطة مراجعة تعمل بالضوء المرئي وأين يجب أن يتولى جهاز مختلف.

الرزمة المرتبطة ليست عينة مستوية

رزمة HBM المكتملة مركب: قالب منطق أساسي، وقوالب DRAM مكدسة، وفتحات عابرة للسيليكون، ونتوءات دقيقة أو روابط هجينة بينها، ومادة حشو، وكثيرًا غطاء صب. والسطح العلوي الذي تراه كاميرا المراجعة قد يكون سيليكونًا أو مركب صب أو غطاءً، وكل منها يرد الضوء بطريقته. والسمات المهمة موجودة على ثلاثة مقاييس في آن واحد: علامات محاذاة بحجم القالب تُقاس بعشرات الميكرومترات، ومصفوفات نتوءات بخطوات بعشرات الميكرومترات، وعيوب جسيمات أو خدوش قد يكون قطرها بضعة ميكرومترات.

وتضيف الرقائق تعقيدًا ثانيًا. رقاقة 300 mm ليست مستوية قط بقدر عمق ميدان عدسة عالية التكبير، فإما أن يتتبع المنصة التركيز لكل حقل أو أن يكون الحقل صغيرًا بما يكفي ليتحمل الميل الموضعي. كلاهما قراران ميكانيكيان يقيدان البصريات، ولا يلتقطهما رقم تكبير في ورقة بيانات.

ثلاث مهام بصرية لا محطة واحدة

المهمة الأولى هي الاستعراض والتحديد: ابحث عن القالب، ابحث عن الحقل، قرر أين تنظر. تريد حقلًا كبيرًا وعمق ميدان سخيًا وتحملًا لتفاوت الارتفاع، ولا تحتاج دقة ميكرومترية. عدسة 1.0X ثنائية التيليسنتر بحقل عيني 18.4 mm هي الأداة النموذجية هنا، لأن الحقل التيليسنتري يبقي مقياس الصورة ثابتًا مع تغير ارتفاع الرزمة عبر الرقاقة.

المهمة الثانية هي المراجعة عالية التكبير: صنف العيب، قس السمة، قرر القبول أو الرفض. هنا تحدد الفتحة العددية ما يوجد في الصورة أصلًا، وهنا يصغر عمق الميدان بما يفرض المحافظة الفعالة على التركيز. عدسة 5X أو 10X ألوانية مستوية هي الصنف المعتاد، والاختيار بينهما قرار فتحة عددية قبل أن يكون قرار تكبير.

المهمة الثالثة هي الارتفاع: استواء النتوءات، وميل القالب، وسماكة الصب، وانكشاف الفتحة. لا سلسلة بصرية ثنائية الأبعاد تنتج هذا مهما دق بكسلها. يحتاج مبدأ قياس بمرجع محوري، وهو عمليًا يعني confocal أو تشاكي الضوء الأبيض أو حساس إزاحة بالليزر بقياس مثلثاتي معاير. يمكن لمحطة المراجعة ثنائية الأبعاد أن تكون ممتازة وألا تسهم شيئًا في هذا الرقم.

ما يفصح عنه المصنع الخارجي فعليًا

تصف OPTIVE علنًا بصريات قياس ثلاثي الأبعاد لـ HBM وWLP و3DIC، وتطوير بصريات ثلاثية الأبعاد بصيغ كبيرة، وفحصًا عيانيًا عالي السرعة، ومراجعة آلية للعيوب. هذا وصف لمجموعة قدرات شركة، وهو مفيد بوصفه خريطة للمشكلات التي يعد السوق مترابطة. لكنه لا يثبت أي مستشعر كاميرا مستخدم، ولا رقم القطعة للعدسة الداخلية، ولا أن أي بصريات POMEAS مشتراة أو قابلة للتبديل. هذه الحقول تبقى UNKNOWN، ومواصفة تُكتب وكأنها معروفة تختلق وقائع.

حساب الدقة: الفتحة العددية أولًا والبكسلات ثانيًا

ابدأ بالبصريات. لنظام محدود بالحيود في الهواء، يكون التفصيل القابل للحل من رتبة 0.61 من الطول الموجي مقسومًا على الفتحة العددية. وبأخذ طول موجي اسمي 0.5 µm للحساب، تعطي فتحات عدسات POMEAS المعلنة الحدود التالية.

ثم افحص المعاينة، لأنها عادة الرقم الذي يُقتبس والرقم الذي يضلل. مع بكسل كاميرا 1.1 µm وتكبير 5X، معاينة العين 1.1 مقسومة على 5، أي 0.22 µm لكل بكسل (محسوب)، فسمة 2 µm تغطي نحو تسعة بكسلات. تسعة بكسلات تبدو مريحة. لكن مقابل حد حيود 2.18 µm، هذه البكسلات التسعة تعاين صورة أضبتها العدسة أصلًا: مقياس البكسل أدق من الحد البصري بنحو عشر مرات. زيادة دقة الكاميرا أكثر لا تغير شيئًا إطلاقًا.

هذه المعاينة الزائدة ليست عديمة الفائدة — مطابقة الحواف دون البكسل وقياس مركز الكتلة يستفيدان منها — لكنها ليست قدرة مجانية. المواصفة التي تذكر مقياس البكسل بلا فتحة عددية، أو دقة الكاميرا بلا عدسة، تصف نصف سلسلة تصوير، وفي عمل مراجعة HBM يكون عادة النصف الأقل أهمية.

عمق الميدان يحدد الميكانيكا لا البصريات

يهبط عمق الميدان تقريبًا مع مربع الفتحة العددية، فالعدسات التي تحل عيبًا 2 µm هي ذاتها ذات التسامح الذي لا يكاد يُذكر مع الارتفاع. تظهر أرقام POMEAS المعلنة الاتجاه عبر المدى: 18.75 mm عند 0.16X، و1.00 mm عند 1.0X مع دقة 8.39 µm، و0.28 mm عند 10X لصنف 1.2 µm، وعمق ميدان من رتبة ميكرومترين عند فتحة NA 0.55 بالتقدير نفسه. على رزمة يتفاوت سطحها العلوي بعشرات الميكرومترات عبر القالب، لا يمكن تصوير حقل 5X أو 10X دون تتبع للتركيز.

والنتائج العملية غير براقة وحاسمة. إن لم يكن للمنصة محور Z، فالتكبير الممكن محدود باستواء القطعة. وإن كان لها محور Z لكن بحث التركيز بطيء، فإنتاجية المراجعة يحددها البحث لا الكاميرا. وإذا جلست القطعة على حامل متفاوت السماكة، يدخل التفاوت في القياس خطأ تركيز لا خطأ بُعد، وهو أسوأ لأنه غير مرئي في البيانات.

الارتفاع سلسلة أدوات مختلفة

نتيجة الارتفاع يجب أن تكون قابلة للتتبع إلى معيار. يعني ذلك حساسًا باستجابة محورية معايرة، وسطحًا مرجعيًا يقاس في الجلسة نفسها، وميزانية عدم يقين تشمل الحساس والمنصة ودرجة الحرارة والخوارزمية. محطة مراجعة ثنائية الأبعاد تبلغ موضع تركيز تبلغ إحداثية آلة لا ارتفاعًا، والاثنان لا يتحول أحدهما إلى الآخر إلا إذا وُصفت السلسلة كاملة.

تغطي POMEAS جانب الارتفاع بعائلات منتجات منفصلة: تشاكي الضوء الأبيض لطبوغرافيا السطح المساحية كهندسة النتوءات والوسادات، والاستشعار بالإزاحة confocal لقياس الارتفاع والدرجة على الخط. وهذه أدوات بمواصفاتها ومتطلبات معايرتها الخاصة، لا ملحقات بكاميرا مراجعة. حين يكون المتطلب استواء مشتركًا عبر قالب، تكون الهندسة الصادقة حساسًا ثلاثي الأبعاد يقيس شبكة معاينة محددة بالإضافة إلى محطة ثنائية الأبعاد تراجع العيوب التي تؤشر عليها الشبكة، مع وصل مجموعتي البيانات بإحداثيات القالب والحقل لا بأداة واحدة تتظاهر بعمل الاثنين.

هندسة الفصل

الزوم المحرك يستحق النظر لدور التنقل تحديدًا لأنه يغير الحقل دون تغيير المحطات: مدى 0.68X-5.0X بمسافة عاملة 80 mm يغطي الاستعراض والتكبير المتوسط في مسار بصري واحد. الشرط أن يكون موضع الزوم متكررًا ومعايرًا، لأن عدسة زوم لا يُعرف تكبيرها إلا ببضعة بالمئة أداة مشاهدة لا أداة قياس. وللتطبيقات التي تحتاج سلوكًا تيليسنتريًا عبر الزوم، يحافظ ماكرو الزوم التيليسنتري 0.5X-1.0X على تشوه دون 0.02% ومسافة عاملة في نطاق 75-106 mm، وهو الصنف الذي تبحث عنه حين يكون ثبات المقياس أهم من المدى.

مصفوفة القبول الهندسية

قبل اقتباس أي من هذا، يجب أن توجد على الورق ستة مدخلات: المنطقة الفعالة للكاميرا وخطوة بكسلها، والفتحة العددية للعدسة ومسافتها العاملة، وأطوال موجات الإضاءة وهندستها، وحجم السمة وارتفاع العيب محل الاهتمام، واستواء الرقاقة أو اللوح وتوابعه، وعدم اليقين المطلوب مع قطعة المعايرة التي ستثبته. وبندان آخران يُنسيان عادة: سرعة المراجعة لكل حقل، وهي التي تحدد متطلبات المنصة والتركيز، وملكية الإطار الإحداثي الذي يصل نتائج المراجعة ثنائية الأبعاد بنتائج الارتفاع ثلاثي الأبعاد.

ينبغي أن يغطي التحقق الحقل كاملًا والزوايا لا المركز وحده، لأن انحناء الحقل والتشوه كلاهما ينمو نحو الخارج، واختبار قبول في المركز وحده يمرر بصريات تفشل في الإنتاج. وسجل المقاييس الجانبية والمحورية منفصلة ولا توسطها في رقم «دقة» واحد أبدًا، فهي من مراجع فيزيائية مختلفة وتفشل لأسباب مختلفة.

الأسئلة الشائعة

هل تستطيع عدسة زوم أن تحل محل عدسة قياس ثلاثي الأبعاد؟

لا. عدسة الزوم تغير التكبير والحقل؛ وهي لا تخلق مرجع قياس محوريًا. الاستبدال يعني استبدال مبدأ قياس الارتفاع بمعايرة وبقعة وميزانية عدم يقين خاصتها. يستطيع الزوم خدمة التنقل والمراجعة ثنائية الأبعاد في المحطة نفسها، وهذا تبسيط مفيد، لكن رقم الارتفاع يجب أن يأتي من حساس confocal أو تشاكي أو قياس مثلثاتي معاير مقابل معيار.

هل يعني بكسل عيني أصغر دقة ارتفاع أفضل؟

لا. حجم بكسل العين رقم معاينة جانبي. تعتمد دقة الارتفاع على مبدأ القياس المحوري ومعايرته وثباته، وعلى مرجع الاستواء المستخدم أثناء القياس. كاميرا ببكسل عيني 0.11 µm عند 10X لا تملك خرجًا محوريًا أصلًا إلا إذا عُاير محور التركيز، وحتى حينها النتيجة إحداثية آلة لا ارتفاع قابل للتتبع.

أي تكبير لازم لمراجعة عيب 2 µm؟

ابدأ من الفتحة العددية لا من التكبير. عند طول موجي اسمي 0.5 µm تعطي فتحات POMEAS المعلنة حد حيود نحو 2.18 µm عند NA 0.14 ونحو 1.09 µm عند NA 0.28. عيب 2 µm إذن عند الحد عند 5X وعلى نحو عنصرَي دقة عبره عند 10X، حيث يصبح قابلًا للتصنيف لا مجرد مرئي. أكد على عينات حقيقية بإضاءة الإنتاج قبل الالتزام.

هل تغطي عدسة واحدة الاستعراض ومراجعة العيوب؟

فقط بزوم، وفقط بمقايضات مقبولة. زوم محرك 0.68X-5.0X يغطي الحقلين في مسار بصري واحد بمسافة عاملة 80 mm، لكن يجب معايرة المقياس عند المواضع الوسطية إذا أُخذت قياسات هناك. عدسة 1.0X ثنائية التيليسنتر أداة استعراض أفضل لأن مقياسها لا يتحرك مع الارتفاع، وعدسة 5X أو 10X ثابتة أداة مراجعة أفضل لأن فتحتها هي ما يجعل العيب قابلًا للحل.

الخطوة التالية

أرسل المقطع العرضي للرزمة، وقائمة العيوب بأحجامها، ومتطلب الارتفاع والاستواء المشترك، ومستشعر الكاميرا، واستواء الرقاقة أو اللوح الوارد. الرد الأول يفصل المتطلبات في السلاسل الثلاث أعلاه، بحيث يسعّر عرض السعر حساس الارتفاع وبصريات المراجعة بوصفهما الجهازين المختلفين اللذين هما عليهما. لجانب المراجعة، يغطي دليل العدسات التيليسنترية لفحص أشباه الموصلات ثبات المقياس وعمق الميدان، ويغطي مقارنة رقاقات SiC بين الزوم والعدسة مع التركيز الآلي بالليزر قرار تتبع التركيز الذي يهيمن على المراجعة عالية التكبير. لعمل التراكم على مستوى الألواح، يضع مقارنة القياس في التغليف على مستوى الألواح المسح الخطي وتشاكي الضوء الأبيض وسماكة الأغشية جنبًا إلى جنب، ويغطي دليل القياس الفلاشي على مستوى الرقاقات الحالة التي تكون فيها العينة مستوية بما يكفي لتعرض معاير واحد. وتحمل عدسة PMS-MPO5 5X وعدسة PMS-MPO10 10X وعدسة PMS-10VP110C111T 1.0X ثنائية التيليسنتر بيانات الطرازات الحالية؛ وصفحة الاتصال هي حيث يذهب الرسم.