Inline-Waferinspektion für die Halbleiterindustrie

CHRocodile Sensoren für Waferinspektion

Halbleiter- und mikroelektronische Prüfsensoren messen die Dicke von Wafern, bestimmen die Strukturen in der Siebherstellung und überprüfen das Bonden bei Inline-Qualitätskontrollen. Darüber hinaus messen sie auch transparente Beschichtungen und überprüfen mechanische und chemische Abtragungsprozesse zur Qualitätskontrolle in Echtzeit.

CHRocodile Sensoren erfüllen mit ihrer lateralen Auflösung im Mikrometerbereich und hoher Auflösung im Submikrometerbereich all diese Anforderungen und liefern zuverlässige Messungen in rauer Industrie- und Reinraumumgebung.

In-Prozess-Dickenmessung beim Schleifen und Strukturieren von Wafern

Der größer werdende Bedarf nach Wafern mit immer geringer werdender "Total Thickness Variation" (TTV) oder definierter Oberflächenstruktur macht den Einsatz von sehr präziser, berührungsloser und zerstörungsfreier Waferdickenmessung im Prozess unabdingbar. Die Herausforderungen für diese Messung sind unterschiedliche Waferdicken und -materialien sowie die Prozessumgebungen (z.B. keine klare Sicht des Wafers durch Schleifschlamm).

Unsere Sensoren der CHRocodile 2 IT-,CHRocodile 2IT DW Serie und das CHRocodile 2DPS können die unterschiedlichen Dicken, Materialien (Si doped, highly doped, SIC, GaN, InP, plastics, sapphire, LiTaO) und Bearbeitungszustände von Wafern zuverlässig messen.

Die wasser- und säureresistenten Messköpfe und die Messköpfe mit Wasserspülung haben keine Abnutzung und reduzieren so die Betriebskosten. Außerdem lassen sie sich in unterschiedliche Prozessmaschinen individuell integrieren.

Kontrolle von Waferbow, Warp und TTV-Werten

Zu große Waferkrümmung (Bow und Warp) und Dickenvariation (TTV) stellen eine große Herausforderung an die Waferhandhabung und Waferbearbeitung und können im schlimmsten Fall zu Wafer-Bruch und somit zu signifikanten Produktionsausfällen führen. Die Messung dieser Größen müssen nicht nur sehr genau und schnell, sondern auch berühunglos sein.

Da Bow und Warp sich bei verschiedenen Prozessschritten ändern, ist eine Messung möglichst nah am Prozess entscheidend. Die berührungslose optische Messtechnick ermöglicht den prozessnahen Einsatz in der Nähe der Produktionsschritte, bei denen Bow und Warp entstehen. Unsere Sensoren CHRocodile 2 IT und CHRocodile 2 DPS bieten flexible Lösungen mit kompakten Messköpfen, eine leichte Nachrüstung und die Messung von allen möglichen Wafervarianten.   

Inspektion von Trennschnitten (Dicing)

Überwachung der Breite und Tiefe von Trennschnitten beim Dicing gewährleistet die nötige Bearbeitungsqualität. Die Visualisierung der Sägeriefe macht zudem Brüche im Silizium sichtbar, die später zu Bruch und teuren Produktionsausfällen führen können. Die Messung der Breite und Tiefe ermöglicht zudem eine Nacharbeit der Sägeriefen, sollten diese nicht den Vorgaben entsprechen.

Um die Sägeriefe möglichst großflächig abzubilden und viele Fehlstellen zu identifizieren, ist eine schnelle und berührungslose Messtechnik mit hoher Geschwindigkeit, Auflösung und Genauigkeit erforderlich.

Das CHRocodile CLS HS ist sehr gut geeignet, um die Breite und Tiefe der Sägeriefen zu messen.

Sollte nur die Breite der Sägeriefe relevant sein, wäre die Chromatic Vision Camera CVC wegen der höheren Geschwindigkeit eine weitere Option.

Beide Geräte zeichnen sich durch eine hohe abschattungsfreie Abbildungsqualität aus. Darüber hinaus sind Höhenmessungen extrem genau, die laterale Auflösung sehr hoch und Messungen sind auch unter großen Winkeln möglich.

Messung und Inspektion von Solderbumps

Wafer Levelbumps und Solderbumps sind essenziell, um elektrische Verbindungen herzustellen. Die Messung der Höhe und Koplanarität stellt die Verbindungsqualität sicher. Mit immer kleiner werdenden Bumps und Bumpabständen bleibt nur die koaxiale Bildaufnahme, um genaue Topographien in akzeptabler Zeit zu messen.

Das CHRocodile CLS nutzt diese Technologie, um mit höchster Genauigkeit und Auflösung zu messen. Darüber hinaus misst die koaxiale Optik senkrecht zur Messprobe und kann sowohl bei geringen Abständen als auch bei großen Steigungen genau die Bumpform messen.

Detektion von Cracks (Risse in Chips)

Die Materialbearbeitung beim Dicing kann einem Wafer mikroskopische Brüche oder Risse im Material zuführen. Die Visualisierung dieser Brüche hilft, diese Fehler vor den nächsten Produktionsschritten zu finden. Je dünner die Wafer werden, desto wahrscheinlicher wird der spätere Bruch und umso wichtiger, diese Fehler rechtzeitig zu identifizieren.

Die Chromatic Vision Camera CVC kombiniert eine hochauflösende Bildaufnahme mit sehr großer Schärfentiefe ohne zusätzliches Nachfokussieren. Die schnelle Zeilenabtastgeschwindigkeit der Chromatic Vision Camera CVC spart so wertvolle Zeit und erhöht den Durchsatz.

Nivellierung von Wafern und Fotomasken

Für einen erfolgreichen Lithografieprozess ist eine genaue Ausrichtung zwischen Wafer und Fotomaske im Bereich von einigen Mikrometern unerlässlich. Je kleiner die Strukturen, desto genauer muss die Ausrichtung bezüglich lateraler Position sowie Parallelität sein. Hierzu werden hochgenaue und kontaktlose Messungen benötigt.

Die chromatischen sowie interferometrischen optischen Sensoren der CHRocodile 2 S Produktserie erfüllen diese Anforderungen und decken eine Vielzahl an Nivellierungsapplikationen in der Halbleiterproduktion ab. Zudem sind die Sensoren wartungsfrei und für den Dauerbetrieb in der Produktion konzipiert.

Bonden von Chips und Wafern

Das Bonden von Chips und Wafern ersetzt zunehmend herkömmliche Bondtechniken, da es kleinere Bondings und IC-Pakete ermöglicht und den Energieverbrauch des Chips senkt.
Eine sehr genaue Ausrichtung der Chips oder Wafers ist jedoch von entscheidender Bedeutung für eine sichere IO-Konnektivität.

Die optischen Sensoren CHRocodile 2 S, CHRocodile CLS, CHRocodile 2IT und die Chromatic Vision Kamera messen die genaue Position, Höhe, Neigung und Verdrehung von Chips und ermöglichen eine exakte Waferausrichtung direkt im Fertigungsprozess beim Bonden. Die hohe Präzision der chromatisch konfokalen und der interferometrischen Sensoren garantiert das optimale Bonding-Resultat.

Die Messung mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht eine In-Prozess-Inspektion, die den Durchsatz erhöht, sie erkennt fehlerhafte Bondings, diese werden frühzeitig aus dem Produktionsprozess aussortiert.

Prüfkarten-Inspektion

Prüfkarten werden am Ende der Halbleiterproduktion benutzt, um die Funktionalität der fertigen Chips auf dem Wafer zu testen. Hierbei werden die verschiedenen Kontakte eines Chips mit den Messspitzen (Tips) der Prüfkarten kontaktiert und ein Testsignal angelegt. Um einen erfolgreichen Ablauf eines Prüfprozesses zu gewährleisten, muss die laterale Position sowie die Koplanarität der Messspitzen regelmäßig kontrolliert werden.

Da eine Prüfkarte bis zu tausend einzelne, eng benachbarte Messspitzen haben kann, ist ein schnelle, koaxiale und vor allem berührungslose Messung notwendig. Die optischen chromatischen Liniensensoren CHRocodile CLS und Chromatic Vision Camera liefern hier eine schnelle und zuverlässige Inspektion mit hoher lateraler sowie axialer Genauigkeit.    

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