04.12.2018

Part 8: Metrologie für alle Prozessschritte im Advanced Packaging

MicroProf® AP - Flexible Multi-Sensor-Metrologie für alle Prozessschritte im Advanced Packaging

Mit wachsender Bedeutung von Wafer Level Packaging (WLP) und heterogenen Integrationsansätzen (HI) beginnen sich Messprozesse in die Backend-Prozesskontrolle einzubringen, wo die Messung immer kniffliger und umfangreicher wird. Mit dem Beginn der Fan-Out (FO)-Prozesse sowohl auf Wafer- als auch auf Panel-Ebene ist die Vielfalt der messtechnischen Anforderungen gestiegen. Die Erweiterung um die heterogene 2,5D- und 3D-Integration und nun auch die Chiplet-Technologie erweitert die Anwendungsvielfalt weiter. FRT bietet integrierte Lösungen für diese anspruchsvollen Aufgaben. Wir sind in der Lage, Messanforderungen für die unterschiedlichsten Prozesse zu erfüllen und Wafer und Panels, dünne und gebondete Wafer sowie Film-Frames zu verarbeiten.

Der MicroProf® AP ist ein vollautomatisches Wafermessgerät für ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen 3D-Packverfahrensschritten, z.B. zur Messung von Photolackbeschichtungen und -strukturen, Siliziumdurchkontaktierungen (TSVs) oder Trenches nach dem Ätzen, μ-Bumps und Cu-Säulen, sowie für die Messung in Dünn-, Bond- und Stapelprozessen. Mit seiner hohen Flexibilität und Universalität, die durch sein modulares Multi-Sensor-Konzept ermöglicht wird, ist er ideal geeignet, um eine Vielzahl von Messaufgaben in Advanced Packaging in einem einzigen Messgerät durchzuführen.

Darüber hinaus bietet er umfassende Messlösungen für die Rückseitenbearbeitung (Rückschleifen, Metallisieren) von Leistungshalbleitern wie MOSFET oder IGBT sowie für die Kontrolle verschiedener Substrate, z.B. Bulk Si, SOI, Cavity SOI, Verbindungen wie GaAs, InP, SiC, GaN, ZnO und auch für transparente Materialien. Darüber hinaus kann er für Hybrid-Bonden und Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (MEMS) in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Automobil, Telekommunikation, Medizin sowie in weiteren Industriebereichen eingesetzt werden. MEMS werden in ähnlichen Prozessen wie die Halbleiterproduktion hergestellt.

Die Grundkomponente ist der weltweit bewährte MicroProf 300®. Dieses Multi-Sensor-Messgerät ermöglicht sowohl die Messung von Wafern in verschiedenen Prozessschritten als auch - durch ein hybrides Messkonzept - die Präzision von Messungen an Proben zu erhöhen, bei denen ein einzelner Sensor oder ein einzelnes Messprinzip einfach nicht ausreicht. Je nach Aufgabenstellung können diese Messungen mit unterschiedlichen Topographie- und (Schicht-)Dickensensoren sein, die durch ein einziges Rezept vollautomatisiert werden.

Gesteuert von der FRT firmeneigenen Software, kombinieren diese Sensoren automatisch verschiedene Informationen und erzeugen so neue Informationen, die nicht direkt zugänglich sind.

Mit einem Waferhandlingsystem innerhalb eines Equipment Front End Moduls (EFEM) und nahezu wartungsfreien Hardwarekomponenten bietet der MicroProf® AP einen hohen Durchsatz und ist das perfekte Arbeitspferd in jeder HVM 3D IC Fertigung.

Das Messsystem des MicroProf® AP ist mit einem Granit-Grundaufbau, mit einer Dreipunkt-Probenhalterung oder einem Vakuumhalter ausgestattet. Neben der Standardkonfiguration kann das Gerät mit zahlreichen Zusatzfunktionen ausgestattet werden, die auch zu einem späteren Zeitpunkt vor Ort nachgerüstet werden können. Der MicroProf® AP ermöglicht es, mit dem schnellen Fortschritt im Advanced Packaging Schritt zu halten und die Investitionskosten schnell zu amortisieren.

Der MicroProf® AP ist für die vollautomatische Verarbeitung von 300 mm FOUPS/FOSBs und 300 mm/200 mm/150 mm offenen Kassetten ausgelegt. Darüber hinaus kann das Gerät auch für die Bearbeitung von Frame-Kassetten und das Handling von Panels konfiguriert werden. Das Handlingsystem besteht aus einem Roboter mit End-Effektor, zwei Ladeports mit Mapper und RFID-Leser, Pre-Aligner und optionalen OCR-Lesestationen. Das System ist in der Lage, SEMI-Standardwafer, stark gewölbte Wafer (z.B. eLWB), gebondete Wafer, Wafer auf Tape, TAIKO, blanke und gedünnte Wafer und sogar Fan-Out-Wafer zu verarbeiten. Das EFEM ist mit Filterlüftereinheiten (FFU) ausgestattet, die Reinraumbedingungen der ISO-Klasse 3 innerhalb des Geräts gewährleisten. Das System kann z.B. als einzelnes 200 mm oder 300 mm Gerät oder als 200/300 mm Bridge Gerät konfiguriert werden. Weitere Optionen sind die Handling-Möglichkeit für dünne Wafer und ein lonisator-Stab. Zur Integration in die Fertigungsautomatisierung ist das System mit einer SECS/GEM-Datenschnittstelle ausgestattet. Die Messaufgaben werden dann vom Host getriggert und die Messergebnisse automatisch an die Fab-Steuerung übertragen.

Das Gerät wird von der SEMI-konformen Acquire Automation XT-Software betrieben. Diese Software ermöglicht die rezeptbasierte Messung und Datenanalyse von strukturierten und unstrukturierten Wafern. Wählen Sie aus einer Vielzahl von Paketen die für Ihre Messaufgabe geeignete Mess- und Auswertungsroutine. Bei wiederkehrenden Strukturen kann Sie ein Layout-Assistent mit einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) beim Einlernen der Messpositionen unterstützen. Darüber hinaus steht eine Feinausrichtung der Proben über eine Mustererkennung zur Verfügung.

Diese Software bietet umfassende Möglichkeiten, von der manuellen Messung am Gerät über die vollautomatische Messung mit Einknopfbedienung bis hin zur Integration in Produktionsleitsysteme, z.B. über eine SECS/GEM-Schnittstelle. Sie können verschiedene Messaufgaben mit unterschiedlichen Sensoren so konfigurieren, dass sie innerhalb einer Messsequenz nacheinander ablaufen. Dazu gehören die Durchführung von Messungen, die Verarbeitung und Analyse mit intelligenten Algorithmen, die Ausgabe und Visualisierung der Ergebnisse in Form von Berichten und der Export der Ergebnisse in verschiedene Datenformate.

Ob Labor, Entwicklung, Qualitätssicherung oder Produktion - FRT bietet die passende Messtechnik für Ihre Anwendung aus dem Advanced Packaging. Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, falls Sie Fragen haben. Unsere Experten helfen Ihnen gerne bei der Lösung Ihrer Messaufgaben, indem sie für Sie die bestmögliche Systemkonfiguration zusammenstellen.

 

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Part 1/8: Metrologie für die Halbleiter-Lithographie

Part 2/8: Metrologie für die TSV-Fertigung

Part 3/8: Metrologie für die Herstellung von RDL, UBM und Lotbumps

Part 4/8: Metrologie für Carrier Bonding, Backside Thinning und Nail Reveal

Part 5/8: Metrologie für Wafer-Dicing

Part 6/8: Metrologie für 3D Chip-Stacking

Part 7/8: Metrologie für Molding von 3D-Chipstapeln