12.03.2019

Wie man Wafer- und MEMS-Qualität im Herstellungsprozess definiert

Mikroelektronische Bauteile und Halbleiter werden auf Wafern hergestellt. Wafer bestehen bspw. aus Silizium, Saphir, Glas, Galliumarsenid oder Indiumphosphid mit unterschiedlichen Durchmessern.

Der Fertigungsprozess

Die blanken Wafer werden im Fertigungsprozess verschiedenen Ätz-, Schleif- und Polierverfahren unterzogen. Durch eine wiederholte Folge von zusätzlichen Strukturierungs- und Abscheideprozessen werden die Bauelemente und Strukturen erzeugt.

Der perfekte Wafer

Die Oberflächenbeschaffenheit der „runden Scheibe“ charakterisiert sich durch die Ebenheit. Je ebener die Oberfläche, desto perfekter der Wafer. Doch auch die Dickenschwankungen des Wafers sind entscheidend. Hierbei geht es darum, die maximale Differenz zwischen der dicksten und dünnsten Stelle zu ermitteln, die sog. Total Thickness Variation (TTV). Dieser Wert ist wichtig, da sich jeder Strukturierungs-, Ätz-, und Abscheideprozess erneut auf die TTV auswirkt. Die Dickenvariation liegt dann nur im Bereich von wenigen Mikrometern. Damit ist die TTV neben der Oberflächenbeschaffenheit der wichtigste zu messende Parameter.

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Gleichzeitig Rauheit und TTV messen

Sowohl die Rauheit als auch die TTV mit sehr hoher Auflösung gleichzeitig messen: das geht mit dem Oberflächenmessgerät MicroProf® und der entsprechenden Anwendung.

Dieses Multi-Sensor-Messgerät kann die komplette Waferoberfläche messen und TTV, Ebenheit oder Welligkeit bestimmen. Zudem können hochaufgelöste Topographie- und Rauheitsmessungen oder Profile über die gesamte Oberfläche aufgenommen werden. Die optischen Sensoren arbeiten schnell und sehr genau. Darüber hinaus kann das System zusätzlich mit AFM ausgestattet werden. Das System kann folgende metrologische Messaufgaben automatisiert erledigen:

-      Probendicke,

-      TTV, Bow, Warp,

-      Roll-Off Amount,

-      Stress,

-      Parallelität,

-      Ebenheit,

-      Rauheit,

-      Schichtdicke von Beschichtungen,

-      Stufenhöhen,

-      Pitch,

-      Bumps,

-      Profil,

-      Kontur,

-      Krümmungsradius,

-      Kantenstrukturen,

-      Vias und Trenches, Topographie,

-      Geometrie,

-      Koplanarität,

-      Critical Dimensions und Flankenwinkel, sowie

-      Overlay.

Hybride Messtechnik

Der MicroProf® ermöglicht die Messung von Wafern in verschiedenen Prozessschritten. Ein hybrides Messkonzept erhöht die Präzision von Messungen an Proben, bei denen ein einzelner Sensor oder ein einzelnes Messprinzip einfach nicht ausreicht. Je nach Aufgabenstellung können Messungen mit unterschiedlichen Topographie- und (Schicht-)Dickensensoren durchgeführt werden – auch in einem einzigen Rezept vollautomatisiert. Gesteuert von der firmeneigenen Software, kombinieren diese Sensoren automatisch verschiedene Daten und erzeugen so neue Informationen, die sonst nicht direkt zugänglich sind.

Mögliche Ausstattung des MicroProf®

Nach Kundenwunsch kann der MicroProf® mit einem Waferhandlingsystem ergänzt werden. Mit seinem hohen Durchsatz ist er perfekt für jede Mikroelektronik- und Waferfertigungsstätte.

Optional kann der MicroProf® mit Filterlüftereinheiten (FFU) ausgestattet werden, die Reinraumbedingungen der ISO-Klasse 3 innerhalb des Geräts gewährleisten. Weitere Optionen sind die Handling-Möglichkeit für dünne Wafer und ein lonisator-Stab. 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.

Die Software

Wählen Sie aus einer Vielzahl von Softwarepaketen, 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. Die Messaufgaben werden dann vom Host getriggert und die Messergebnisse automatisch an die Fab-Steuerung übertragen.

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.

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Sie haben weitere Fragen oder Anmerkungen? Dann kontaktieren Sie uns! Unsere Experten helfen Ihnen gerne bei der Lösung Ihrer Messaufgaben.

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