02.07.2019

Die ungeschliffene Wahrheit: Schon der blanke Wafer muss höchste Ansprüche erfüllen

Sägen, Schleifen, Läppen, Polieren - Das sind die typischen Bearbeitungsschritte, die vom Ausgangsprodukt „Ingot“ zu qualitativ hochwertigen Wafern führen.

Die Rohwaferproduktion - Kein Sägen ohne Messen

Der sogenannte Ingot, ein Block z.B. aus Silizium oder einem Compound-Material wie Saphir oder GaAs, ist das Ausgangsprodukt bei der Waferherstellung. Mit einer hochgenauen Wafersäge werden einzelne Rohwafer abgetrennt. In diesem Prozess entstehen Riefen, deren Breite und Tiefe überwacht werden müssen. Dies erfolgt mit optischen Multisensor-Messsystemen, die die Sägekontur nicht nur dreidimensional visualisieren, sondern vor allem quantitativ, metrologisch charakterisieren – eine Aufgabe bei der klassische, optische Mikroskope aufgrund fehlender Höheninformation an ihre Grenzen stoßen. Durch die quantitative Prozesskontrolle kann der Sägeprozess besser gesteuert werden, sodass die Spezifikationsabweichungen der gesägten Wafer deutlich geringer ausfallen. Zudem lässt sich der Werkzeugverschleiß der Bearbeitungsmaschinen überwachen und das Verhalten verschiedener Materialien beim Sägeprozess evaluieren.

Qualitätsstandards der Produzenten werden großgeschrieben

Hersteller in den Bereichen Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik und Photovoltaik stellen hohe Anforderungen. Die Fertigungstoleranzen des Vorprodukts „Wafer“ sind sehr klein, nur geringe Abweichungen beeinflussen die Qualität in den nachgelagerten, kostenintensiven Prozessschritten negativ. Die Folge sind eine verringerte Ausbeute und Effizienz, sowie Zuverlässigkeit der Endprodukte. Hochwertige (teils vollautomatische) Multisensor-Messtechnik trägt zur Überwachung der Prozesstoleranzen in der Waferbearbeitung bei und hilft die geforderten Qualitätsstandards der Produzenten einzuhalten.

Prozessüberwachung beim Waferdünnen und Polieren

Nach dem Sägen werden die Wafer mit Hilfe mechanischer Verfahren wie Schleifen, Läppen und Polieren weiter bearbeitet. Dabei muss die Einhaltung der Dicke über den gesamten Wafer im Bereich weniger Mikrometer sichergestellt werden. Da dieser in der Regel mit einer Dotierung mit definierter Eindringtiefe versehen ist, muss der Schleifprozess so eingestellt werden, dass eine bestimmte Dicke nicht unterschritten wird. Vor allem bei Thin-Wafern mit geringeren Toleranzen steigen die Anforderungen an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit.

Dick ist nicht erwünscht – TTV und Co.

Hier hat sich die optisch berührungslose Dickenmessung durchgesetzt. Mit derselben Technologie wird zudem die Rauheit hochaufgelöst bestimmt. Neben Thin-Wafern können auch gebondete oder getapte Wafer gemessen werden. FRT setzt bei der Waferdicken- und Oberflächenmessung auf eine diametral angeordnete, kalibrierte Sensorkonfiguration, bestehend aus zwei berührungslos arbeitenden, chromatischen Punktsensoren. Sie messen den Abstand zum Wafer an dessen Ober- und Unterseite. Auf diese Weise wird die lokale Waferdicke wie auch die Dickenvariation über die gesamte Waferfläche zuverlässig und nach der Norm des Industrieverbands SEMI bestimmt. Gerade die Dickenvariation, definiert über den sog. TTV-Wert, ist beim Waferschleifen eine Kennzahl für Qualität. Sie lässt Rückschlüsse zu, ob der Abtrag gleichmäßig erfolgt ist. Nur Wafer mit einem sehr niedrigen TTV-Wert können für anspruchsvolle Aufgaben weiter verwendet werden.

MicroProf® FE - beliebt in jeder Front-End-HVM-Fab

In unserem Reinraum steht für Sie nun ein MicroProf® FE. Kommen Sie uns besuchen und erleben Sie den MicroProf® FE live.

Der MicroProf® FE ist für die automatisierte Messung von globalen und lokalen Waferparametern wie TTV, Bow, Warp, Rauheit und Welligkeit, für die quantitative Charakterisierung von Defekten aufgrund mechanischer Bearbeitungsschritte sowie für die artefaktfreie Bestimmung der Nanotopographie von 300 mm-Wafern konzipiert. Er verbindet die Fähigkeiten des weltweit etablierten MicroProf® 300 mit einem Wafer-Handling System innerhalb eines Equipment Front End Module (EFEM). Zusätzlich ist er mit Filterlüftereinheiten (FFU) ausgestattet, die die ISO-Klasse-3-Reinraumbedingungen innerhalb des Geräts sicherstellen.

Die Handling-Einheit verfügt über einen Einarmroboter mit einem Vakuum-Endeffektor oder einem Kantengreifer, zwei Load Ports einschließlich Mapper und RFID-Reader, Pre-Aligner etc. Der MicroProf® FE ist für die vollautomatisierte Messung mit 300 mm FOUPs/FOSBs ausgelegt. Darüber hinaus kann das Gerät für die Bearbeitung von offenen Kassetten (150 mm/200 mm) oder auch exklusiv für 200 mm bzw. 300 mm Wafer oder als 200 mm/300 mm Bridge Tool konfiguriert werden. Neben der Standardkonfiguration kann das Gerät mit zahlreichen Zusatzfunktionen ausgestattet werden, die auch zu einem späteren Zeitpunkt nachgerüstet werden können. So kann das Handling auch für Nicht-Standard-Wafer, wie z.B. stark gewölbte Wafer (z.B. eWLB) oder dünne Wafer bis zu 50 μm Dicke angepasst werden. Ebenso können auf Basis des Multi-Sensor-Konzepts weitere Sensoren zu einem späteren Zeitpunkt eingebaut werden.

Aufgrund seiner vollständig SEMI-konformen Messlösungen, nahezu wartungsfreien Hardwarekomponenten und seinem hohen Durchsatz ist der MicroProf® FE das perfekte Arbeitspferd in jeder Front-End-HVM-Fab. Mit ihm können Sie jederzeit mit der Technologieentwicklung Schritt halten.

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