セミコン・フォトニクス
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セミコン・フォトニクス
半導体とフォトニクスの市場では、通信、情報処理、医療、工業製造における人類の絶えず進化するニーズを満たすために、画期的なイノベーションが継続的に求められています。SmarActは、比類のないコンパクトなサイズで最高の精度と安定性を提供する高精度位置決め技術により、これらのイノベーションに貢献します。
SmarActは、最高品質と最大限の柔軟性を保証する社内生産により、OEM用途だけでなく、カスタマイズされたシンプルおよび複雑な位置決めシステムもご提供します。これらの製品は、極低温、超高真空、磁場などの極端な環境にも対応します。
量子コンピューティングの実験セットアップ用のシングルステージ、レーザの OEMポジショナ、または半導体製造装置用の統合モーションシステムなど、SmarActはお客様の特定のアプリケーションに適したソリューションの開発や製造をご提供します。
■OEMレーザコンポーネント
レーザ技術は、半導体およびフォトニクス産業におけるほぼすべてのイノベーションに不可欠です。
ドーピングやウェーハ検査に始まりリソグラフィや光通信まで、レーザは高度な電子機器、光学システム、通信ネットワークの製造において重要な役割を果たしています。当社のレーザコンポーネントは、これらの業界の厳しい要件を満たすように設計されています。
SmarActは、類のないコンパクトな設置面積と最小1nmの分解能で、効率的かつ信頼性の高い位置決めを実現できるように設計されたリニアステージ、回転ステージ、電動ミラーマウント、電動アイリス、スリットユニットなどの幅広い製品をご提供しています。
■光集積回路のファイバーアライメント
光集積回路(PIC)は、情報処理のパフォーマンス向上を促進する大きな可能性を持っています。PICには、高密度、高速、電力効率の向上という点で利点があります。
特にシリコンフォトニクスは、従来の半導体製造技術を使用してPICを製造することにより、高レベルの集積化を可能にします。
さまざまなSmarAct のテクノロジーの組み合わせが、ウェーハおよびダイレベルでのPICへのファイバーの迅速かつ正確な位置合わせを可能にする多用途システムの鍵となります。
一例として、最も下に配置されたSmarSHIFT電磁ダイレクトドライブは、速度、力、nm精度を兼ね備えており、最大6軸でウェーハを移動できます。
SmarPodは、所定の位置のファイバーをウェーハの内外に光を結合します。SmarSLIDEステージによって、60mmx60mmの追加のXY動作が提供されます。
実際の微調整は、アーム部に取り付けられたSmarFLEX XYZピエゾスキャナによって実行され、nm分解能と高速動作を理想的に組み合わせます。
結合速度を最小限に抑えるために、MCS2コントローラには、測定された光パワーに基づいてさまざまなスキャン動作と最適化ルーティンを実行するアルゴリズムが含まれています。
■ウェーハの位置決め
ウェーハの位置決めは、半導体やフォトニクスの製造において不可欠なステップであり、集積回路やPICなどのコンポーネントを正確に配置することができます。正確な位置合わせはデバイスの性能と機能の向上につながり、その結果、顧客に高品質の製品が提供されます。
電磁ダイレクトドライブTRIPODは、最高の精度と柔軟性を備えた6軸でウェーハの高精度な位置決めとアライメントを実現します。
このシステムは、最大6kgの重量荷重を高速(並進: 200mm/s、回転: 15°/s)で移動できるように設計されており、ダイナミックで多彩なパフォーマンスを実現します。さらに、SmarSHIFT電磁ダイレクトドライブステージは耐久性に優れ、実質的にメンテナンスフリーです。
このシステムは、製造工程中のウェーハの正確な位置決めとアライメントを可能にし、高品質で信頼性の高い半導体デバイスを確実なものとします。
■ウェーハアライメント
半導体の開発および製造の多くの工程では、ウェーハに対する処理デバイスまたはテストデバイスの高精度な位置合わせが必要です。これは、フォトリソグラフィプロセスのマスク、マイクロディスプレイアセンブリ用のマイクロLEDアレイを備えた基板、またはウェーハテスト用のプローブカードなどです。
SmarActは、個々のアライメントタスクに最適化されたさまざまなモーションシステムおよび計測システムを提供します。
この例では、TRIPODがプローブカードをウェーハの傾斜に対して垂直に位置合わせしながら、SmarSHIFT電磁ダイレクトドライブステージにより、XYRで移動する300mmウェーハを備えたシステムを示しています。このアプローチは、Closed-Loop制御に使用されるTRIPOD内の3つのタクタイルセンサによってサポートされています。さらに、TRIPODのデザインは超フラットであるため、SmarSHIFTガントリーステージを使用して、異なる作動距離を持つ顕微鏡を関心領域上で移動させることができます。
■EUVリソグラフィ
世界的なデジタル化の飛躍的進歩は、EUVリソグラフィによって製造された最新世代の集積回路なしには実現ませんでした。EUV光によるウェーハの処理と、EUV マスクなどのコンポーネントのEUV計測の両方に、超高精度の位置決め技術が必要です。
多くの場合、システムは真空と高エネルギー放射線のある過酷な環境で運用されるため、選択できる材料は限られています。
SmarActのポートフォリオは、SmarSLIDEピエゾ慣性駆動技術と複雑なSmarBOTICパラレルキネマティクスに基づく位置決めシステムでこれらの課題に対処します。これらのシステムは、EUVアプリケーションの特殊な要件に完全に一致する材料で作られており、非常にコンパクトな設置面積と極めて高い精度という利点を兼ね備えています。
■リソグラフィマスク補正
集積回路の製造に不可欠な技術であるリソグラフィでは、ナノメートルサイズまでの構造がフォトマスクからウェーハに転写されます。位置ずれがあると、ウェーハ上のパターンに誤りが生じ、それによってデバイスの欠陥が生じます。さまざまな補正技術により、リソグラフィプロセスでの障害を最小限に抑えることができます。
SmarActは、SmarAct Metrologyの干渉計と組み合わせた位置決めソリューションを提供し、最大6軸のnm精度でデバイスの位置を補正します。移動範囲が200µmのSMARFLEXピエゾスキャナとSMARSLIDEピエゾ慣性駆動ステージにより、必要な精度が得られます。その結果、リソグラフィプロセスのどの時点でもマスクとウェーハが完璧に位置合わせされ、最高品質のデバイスが保証されます。
■光学アセンブリ
フォトニクスの世界では、レンズ、ミラー、ファイバー、ファイバーアレイなど、さまざまな光学部品が光を導くために使用されます。光学システムを構築するには、これらのコンポーネントを特定の位置に配置して調整するか、別の要素に結合する必要があります。これらのタスクには、コンパクトで繊細なグリッパーと最高精度の位置決めシステムが必要です。
SmarActでは、カスタマイズ可能なSMARBOTICシリアルキネマティクスを使用してこれらの課題に対処し、厳格なモジュール性に従って、さまざまな構成で複数の軸を持つ位置決めシステムを構成します。交換可能で適応性のあるグリッパージョーを備えたマイクログリッパーは、寸法が1mm未満の最小の光学部品でも掴むことができます。
この例では、グリッパーと組み合わせたXYZシステムとして構成されたSMARSLIDE ピエゾ慣性駆動軸から成る、小径ファイバー用のピックアンドプレースシステムを示しています。同様のSMARBOTICパラレルおよびシリアルキネマティクスは、ファイバーとレンズの位置合わせや、接着用途にも使用できます。
■極低温ステージによる量子コンピューティング
近年、量子技術は研究室から技術的な応用へと移行してきました。量子デバイスの最大の障害は、それらが製造および動作される極端な環境です。このアプリケーションでは、システムは極低温、高圧、磁場の下で機能する必要があります。
SmarActの極低温位置決めシステムは、簡単に組み合わせることができるチタン製リニアステージ、ホルダー、アダプタプレートで構成されており、量子コンピューティングアプリケーションに最適な、コンパクトでモジュール式の高精度多軸セットアップです。光と電気プロービング用のXYZシステムが必要な場合でも、もしくは、単にサンプルを保持して配置するだけの回転テージを備えたXYRシステムが必要な場合でも、この製品はお客様のアプリケーションに最適です。
コールドプレートと銅編組が装備されており、積載物から取り付けベースプレートへの最適な熱伝達を確保します。これにより、常に低温が確保されます。
システム全体と各コンポーネントは、利用可能な最小の設置面積にも適合するようにカスタマイズでき、お客様のセットアップでクライオスタットのコールドフィンガーに接続できます。Closed-LoopフィードバックとしてのSmarActの干渉計との組み合わせにより、mK温度でも比類のない精度と安定性が実現します。
■光学特性評価
ほとんどの消費者向けデバイスは、マイクロディスプレイ、光センサ、スピーカーなどの小型の光電子部品または電気機械部品をベースにしています。このようなコンポーネントの難しいテストと特性評価のために、SmarActは高精度の位置決めと光学および触覚計測を組み合わせた個別のソリューションを提供します。たとえば、マイクロLEDの光学特性評価では、TriPodを使用して、各LEDの周囲にセンサを傾けることで出力パワーをスキャンできます。
■フライスキャン分析
一部のアプリケーションでは、サンプルをすばやくスキャンし、同時にデータを収集すると便利です。データと同期された位置情報を取得することで、サンプル上の選択した関心領域を調査できます。このいわゆるFlyScan解析のために、SmarActは振動を発生させずに近距離から長距離まで非常に速く移動できる2軸のシステムを提供します。収集したデータと位置情報を簡単に同期できるように、専用の制御システムを提供しています。
■電気プロービング
電気プロービングは、デバイスの電気特性をテストするためのいくつかの半導体アプリケーションにおいて非常に重要です。SmarActは、光学顕微鏡下での大気条件での粗いプロービングから、走査型電子顕微鏡内での最小3nmテクノロジーノードの完全自動プロービングまで、さまざまな環境におけるさまざまなレベルの構造サイズに対応する自動プロービングソリューションを提供します。
SmarAct が提供するSMARPROBEナノプローバのような専用製品は、完全に統合されたソリューションの快適さを提供します。一方、SmarActのプロービング技術はいずれも小型のスタンドアロン位置決めシステムに実装でき、光学プロービングや振動測定などの他の技術と組み合わせることが可能です。
■MEMS向け振動計測
シリコンのパッケージングを介したMEMSの振動の測定は、IR光源を使用した共焦点イメージングによって可能になります。SmarAct のPicoScale振動計は、わずか数µmから数cmまでのサイズを持つマイクロメカニカル構造の振動を測定するターンキーソリューションです。したがって、赤外線共焦点顕微鏡による層の選択的な画像化が可能になります。焦点が合っているときは、ガラスやシリコンなどの半透明の材料や半透明の構造物を通して測定できます。
面内運動は、ストロボ画像化のように、正確に1つの振動サイクルにわたる一連の顕微鏡画像を記録することによって画像化されます。光学フローアルゴリズムにより、10nmまでの面内振動を抽出することができます。
■最先端のピックアンドプレース作業のためのSmarpod
光学プロセスとテクノロジーの進化の成功には、特に半導体研究と産業の分野において、非常に高精度な位置決めシステムが必要です。現在および将来の技術的課題は、可視から近赤外のスペクトル領域、CMOSエレクトロニクスへのミクロンサイズのLEDの統合、および量子技術用の単一光子エミッタの統合をカバーするフォトニック集積回路などの分野にあります。
IOPで開発されたシステムはこれらの課題に正確に対処し、単一の受信プラットフォーム上でのナノ精度の半導体合金の多用途ライブラリのハイブリッドおよび異種統合を可能にします。SmarActのSMARPODのハイブリッド直線/平行運動学パラダイムにより、6軸のナノスケールの精密移動が可能になり、半導体デバイスをナノメートルからミリメートルスケールの薄膜としてプリントすることで、半導体デバイスの操作と統合を実現できます。
■自動レーザアブレーションシステム用の非常にコンパクトなXYRステージ
3D-MicromacのmicroPREP™ PROは、集束イオンビーム微細加工などのサンプル準備に対する既存のアプローチを補完するレーザアブレーションシステムです。集束イオンビーム法と比較して、最大10,000倍高いアブレーション率を実現できるため、稼働コストが低くなります。
microPREP™ PROは、金属、半導体、セラミックス、複合材料の微細構造診断や故障解析のための高速大量サンプル準備に使用されます。microPREP™ PROのサンプル準備ステージは、3D-Micromac AGと協力してSmarActによって開発され、レーザビーム下での材料の正確な位置合わせを保証します。2つの水平軸と1つの回転軸を備えた非常にコンパクトなステージは、SLC-1780リニアステージとSR-4011回転ステージをベースとしています。内蔵されたフィードバックエンコーダは、リニア軸で100nmおよび回転軸で500μ°のクローズドループ分解能を保証します。
For 3D-MICROMAC AG, Chemnitz, Germany
