13.11.2018

Part 5: Metrologie für Wafer-Dicing

Serie Advanced Packaging - Multi-Sensor Metrology for Every Process Step

In der Herstellung integrierter Schaltungen ist das Wafer-Dicing der Prozess, bei dem das Die von einem Halbleiterwafer nach der Verarbeitung getrennt wird. Der Trennprozess kann über Anreißen und Brechen, mechanisches Sägen oder Laserschneiden erfolgen.

Beim Dicing werden die Wafer typischerweise auf einem Tape montiert und auf einem dünnen Trägerrahmen aus Blech fixiert. Sobald ein Wafer zerteilt wurde, werden die auf dem Tape verbleibenden Stücke als Dies bezeichnet. Sie werden jeweils in einem geeigneten Gebinde eingekapselt oder direkt auf einem Leiterplattensubstrat als "bare Die" platziert. Die abgeschnittenen Bereiche, die sogenannten Die-Straßen, sind in der Regel etwa 75 μm breit. Sobald ein Wafer zerkleinert worden ist, bleibt das Die auf dem Tape, bis es durch einen Die-Bonder oder Die-Sorter, weiter im Montageprozess verarbeitet wird. Die Größe der auf dem Tape verbleibenden Dies kann von etwa 35 mm bis unter 1 mm reichen. Die erzeugten Dies sind typischerweise rechteckig oder quadratisch, in einigen Fällen weisen sie abhängig von der verwendeten Separierungsmethode auch andere Formen auf.

Das Zerteilen von Siliciumwafern kann auch mit einer laserbasierten Technik, dem sogenannten Stealth-Dicing-Verfahren, durchgeführt werden. Es arbeitet als zweistufiger Prozess, bei dem zunächst Defektbereiche durch Abfahren des Laserstrahls entlang der vorgesehenen Schnittlinien in den Wafer eingebracht werden und danach eine darunterliegende Trägermembran expandiert wird, um eine Bruchstelle zu induzieren. Der Vorteil des Stealth-Dicing-Prozesses besteht darin, dass keine Kühlflüssigkeit benötigt wird. Für die Herstellung bestimmter mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) müssen zwangsläufig Trockenschnittverfahren eingesetzt werden, insbesondere wenn diese für bioelektronische Anwendungen vorgesehen sind. Außerdem erzeugt das Stealth-Dicing kaum Ablagerungen und ermöglicht eine bessere Ausnutzung der Waferoberfläche durch geringere Schnittverluste im Vergleich zum mechanischen Sägen.

Ein guter Dicing-Prozess mit hoher Präzision und perfekter Wiederholgenauigkeit bestimmt die Qualität und das Tempo für alle verbleibenden Post-Fab-Operationen. Um sicherzustellen, dass Ihre Dies nach dem Dicing-Prozess eine gleichbleibende Geometrie und keine Defekte wie Kantenausbrüche und Risse aufweisen, ist eine Kontrolle nach diesem Prozessschritt zwingend erforderlich.

Die flexiblen und modularen Multi-Sensor-Messgeräte der MicroProf®-Serie bieten optische und berührungslose innovative Lösungen im Bereich des Wafer-Dicing für Produktion und F&E. Wo andere Systeme an ihre Grenzen stoßen, erfüllen die Messgeräte der MicroProf®-Serie die stetig steigenden Anforderungen an Fertigungsparameter, Prozesskontrolle und Qualitätssicherung.

Mit unseren 3D-Oberflächenmessgeräten der bewährten MicroProf®-Serie können Flächenmessungen sowie Einzel- und Mehrfachprofile berührungslos durchgeführt werden. Es besteht die Möglichkeit des automatisierten Mappings der Proben sowie der Durchführung von Auswertungsroutinen. Die Rauheit, auch auf transparenten Schichten, kann bis in den Sub-Nanometer-Bereich bestimmt und Topographiemessungen von Die-Straßen und Schneidekanten durchgeführt werden.

Eine Domäne unserer Messgeräte ist die Schichtdickenbestimmung von Beschichtungen, z.B. Isolier- und Schutzschichten, in Form von dünnen Schichten oder Schichtstapeln. Schichtdicken bis zu wenigen Nanometern können mit einer Auflösung im Sub-Nanometer-Bereich bestimmt werden.

Eine weitere Anwendung ist die Messung von Defekten nach dem Dicing-Prozess. Defekte sind z.B. Kantenausbrüche und Risse, welche beim Trennvorgang auftreten können.

Alle Geräte der MicroProf®-Serie bieten eine vollständige Analyse der Topographie und des TTV. Ein vollautomatisches EFEM (Equipment Front End Module) unterstützt auch die Verarbeitung von dünnen Wafern. Durch das Multi-Sensor-Konzept können die Messgeräte jederzeit mit verschiedenen Sensoren, z.B. IR-Sensoren zur Schichtdickenbestimmung, nachgerüstet werden. Auch ein IR-Mikroskop zur Erfassung von Transmissionsbildern für die optische, berührungslose und zerstörungsfreie 2D-Analyse von versteckten Strukturen in nahinfraroten (NIR) transparenten Materialien kann integriert werden. Eine Kombination verschiedener Messaufgaben in einem Messgerät ist somit ohne Probleme möglich.

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

 

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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 6/8: Metrologie für 3D Chip-Stacking

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

Part 8/8: Metrologie für alle Prozessschritte im Advanced Packaging