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蔡司半導體製造科技
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精密排列的圓形元件構成高規格網格結構，在深色背景中展現層次與景深，象徵先進半導體製程與卓越工程技術。
半導體晶圓製造解決方案

蔡司 NLX

適用於先進封裝的線上三維 X 光檢測

先進封裝將半導體設計推向三維領域，將日益微小的外形尺寸結合複雜的堆疊結構與高密度互連。這些架構雖然擴展了功能性，但與此同時，所形成的三維結構也使得使用既有技術進行檢測與管控變得更加困難。蔡司 NLX 推出適用於 300 mm 晶圓級的線上三維 X 光分層成像技術，可對堆疊晶粒內的內部結構（例如微凸塊和矽通孔 (TSV)）進行整體區域的非破壞性檢測。作為適用於半導體晶圓廠的自動化就緒系統， NLX® 支援將可靠的三維檢測技術導入現有製程，涵蓋從早期製程開發到大量量產的各個階段。

  • 先進封裝結構的非破壞性三維 X 光檢測
  • 可提供橫跨晶圓邊緣的一致性三維成像與分析
  • 專為線上整合與高通量檢測而設計
  • 針對特定區域的 X-Guard 輻射控制
網頁內容
半導體晶圓特寫，表面密集排列著晶片陣列，呈現重複的矩形結構與精細電路紋理，展現先進製程的高精度與複雜度。

先進封裝中的檢測挑戰

複雜的三維結構需要超越二維檢測

隨著特徵尺寸縮小且元件設計概念邁向三維空間，先進封裝引入了多層架構、細間距互連及高密度堆疊元件。傳統的二維 X 光檢測在某些作業上仍具實用價值，但僅能提供投影資訊，且對結構的真實三維佈局瞭解有限。隨著層數與複雜度的增加，僅憑二維投影解讀特徵與缺陷模式，其結果將變得愈發模糊。超音波掃描顯微鏡（SAM）雖能應對特定應用實例，但需仰賴耦合介質且通常不適用於全晶圓檢測或所有材料堆疊。

與此同時，晶圓廠必須滿足產能、潔淨度、自動化以及元件保護等方面的嚴苛要求。複雜的三維結構與嚴苛的製程視窗相結合，催生了對檢測系統的需求，該系統須能在晶圓層級提供整體區域資訊，並能可靠地整合至半導體生產流程中。

多層次微結構以高密度陣列方式規律排列，透過 3D 視覺化呈現其精密架構與尺度延展性，展現先進半導體技術的複雜性與精準度。

蔡司 NLX 的成像原理

適用於晶圓級檢測的三維 X 光分層成像技術

蔡司 NLX 是一款專為 300 mm 晶圓上先進封裝結構的檢測與量測所設計的三維 X 光分層成像系統，該系統能從多張投影影像重建三維數據，無須機械開啟或破壞性處理樣品即可觀察其內部特徵，可直接從重建的數據中獲得定量結果，支援尺寸測量與缺陷檢測。

相較於傳統電腦斷層掃描，分層成像的優勢在於特別適用於半導體晶圓等平坦且橫向延伸的樣品。NLX® 成像概念經過優化，可在此類平面物體上實現極高解析度，同時於晶圓層級擷取複雜的近表面及堆疊結構。此設計結合了高空間解析度，並採用支援先進封裝應用高通量運作的測量幾何結構與資料擷取策略。

系統架構符合半導體晶圓廠的要求，蔡司獨家 X 光源與專用光束線，結合針對靈敏度、穩定性及輻射控制所優化的機械與光學設計。X-Guard 透過專用屏蔽技術補充此概念，將晶圓上特定區域的 X 光曝露降至最低，以避免任何損壞。NLX® 可作為線上或近線系統整合至現有製程中，並支援直接在晶圓層級進行自動化檢測。

應用領域

蔡司 NLX 專為解決在晶圓層級管控複雜三維互連結構與堆疊式元件時所產生的檢測與量測工作而設計，該系統不僅適用於前端製程相關的先進封裝開發，也適用於成熟設計的大規模量產。
規則排列的垂直結構陣列與微尺度放大視圖，展現先進半導體技術的精密架構與創新設計。

先進封裝結構的三維量測技術

蔡司 NLX 支援對先進封裝晶圓進行三維量測，可透過三維分析焊錫凸塊的高度與形狀，確保封裝與堆疊結構的機械穩定性及熱效應的一致性。透過測量位移、對位精度及傾斜度，有助於在高頻寬記憶體以及其他堆疊式裝置中實現層間的精確對準。

此外，亦可評估晶片與各層之間的間距（例如晶片間隙及相關距離），協助優化溫度控制與機械穩定度。這些量測能力為製程開發、監控與優化提供了定量依據。

結構化垂直陣列與微尺度放大視圖相互結合，展現先進半導體技術中的精密架構、功能整合與創新設計。

互連結構與介面的三維缺陷檢測

除了尺寸測量之外，蔡司 NLX 還能針對先進封裝互連結構的缺陷檢測，提供非破壞性的三維分析。該系統可檢測微凸塊和 C4 凸塊中的空洞，並顯示可能影響電氣或機械完整性的缺失或凸塊橋接。

透過矽通孔 (TSV) 可檢測空洞與裂紋，在重建的立體影像中，同樣可視覺化呈現焊點及鍵合介面內的冷焊缺陷以及其他關鍵失效模式。藉此可讓使用者能夠深入鎖定問題根源，並在製程的早期階段即辨識出缺陷零件。

NLX®-100 和 NLX®-100M

蔡司 NLX 提供多種配置方案，這些方案雖具備相同的核心成像與分析功能，但在自動化程度及處理概念上有所差異。

  • NLX®-100

    適用於大量生產的全自動化線上配置
    NLX 100

    蔡司 NLX-100 是此平台的全自動化線上配置方案，包含透過設備前端模組 (EFEM) 進行的自動晶圓裝載、對準功能，以及與晶圓廠自動化系統的整合。NLX®-100 專為在大量生產環境中持續運作而設計，此類環境中，重複性、潔淨度及穩定的檢測流程非常重要。該設備適用於希望將三維 X 光檢測整合為其先進封裝生產線中標準化步驟的晶圓廠。

  • NLX®-100M

    靈活的系統配置支援近線檢測與線上製程開發
    NLX 100M

    蔡司 NLX-100M 採用相同的核心成像概念與軟體環境，但自動化程度較低。該系統特別適用於近線檢測、試產線以及工程任務，在這些情境中，靈活性與獲取詳細三維資訊的重要性高於最大產能。NLX®-100M 讓製程與開發團隊能夠深入分析晶圓，並採用與全自動化系統相同的重建與評估工作流程。

資料評估、自動化與人工智慧

蔡司 NLX 上的資料評估由蔡司 INSPECT X 光驅動，可在單一環境中實現三維量測、缺陷檢測及自動化檢測流程。該軟體將體積資料、分析程序與檢測配方相互連結，將三維 X 光資訊轉化為可靠的輸入資料，以供製程與品質決策之用。

3D統計製程分析示意圖，透過紅色結構模型與綠色截面平面，呈現製程特性、結構變異及關鍵參數分析結果。

統計評估與製程監控

蔡司 INSPECT X 光整合了各晶圓與批次間的測量及缺陷資訊，並以統計視圖呈現，可分析分佈狀況、追蹤趨勢，並識別關鍵參數隨時間的漂移。藉此，可將隨機變異與系統性偏移區分，定義具實質意義的管控極限，並以定量數據作為製程調整的依據。在日常生產中，將有助於維持更穩定的製程，並降低先進封裝步驟中未被察覺的品質劣化風險。

結合灰階顯微影像、缺陷標記區域與三維視覺化分析，展現 AI 驅動的自動化缺陷偵測與製程解析能力。

自動化與 AI 輔助檢測

蔡司 NLX 的檢測流程可在分析環境中以配方形式定義：只需一次指定目標區域、影像擷取設定、量測工作及缺陷標準，即可在各晶圓與批次間重複執行，有助於將複雜的三維檢測標準化，並確保已定義的檢測策略能統一套用。

平台內 AI 驅動的例行任務會自動在資料中標示，並分割相關結構與缺陷，為缺陷判定提供更一致的依據，減少人工審查所需的工作量，並使檢測方案能夠在僅需少量調整的情況下，轉移至新的設備和製程變異。

想像無極限 － 萬事皆可能

蔡司協助全球半導體製造商在晶圓生命週期中建立穩定製程。隨著先進封裝日益複雜且趨向三維化，在晶圓層級可靠地觀察內部結構，對於製程管控、良率及量產上線時間相當重要。

蔡司 NLX 是一款專為 300 mm 晶圓上先進封裝結構的檢測與量測的三維 X 光分層成像系統，能以非破壞性檢測微凸塊、矽通孔及堆疊晶粒等內部特徵，並專為線上整合及高通量的晶圓級檢測而設計。

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