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Halbleiterindustrie
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Inline Qualitätskontrolle von Wafern

 Anwendungen in der Halbleiterindustrie erfordern eine laterale Auflösung im Mikrometerbereich und eine Höhenauflösung im Submikrometerbereich. In der Inline Qualitätskontrolle messen die Sensoren die Dicke von Wafern, bestimmen Halbleiterstrukturen in der Maskenherstellung und überprüfen Bondings. Außerdem vermessen sie transparente Coatings, bestimmen Lackdicken und überwachen mechanische und chemische Abtragprozesse in Echtzeit. Die CHRocodile-Sensoren messen zuverlässig sowohl im Säurebad als auch im Ultrahochvakuum.

 

Anwendungen
CHRocodile MI5
Qualitätssichernde Messungen im Herstellungsprozess von Halbleitern

Viele Herstellungsprozesse beschäftigen sich mit dem Abtrag von Schichten. Beim Nassätzen beispielsweise wird festes Material unter zu Hilfenahme einer chemischen Lösung in flüssige Verbindungen umgewandelt. Zur Kontrolle des Verfahrens werden optische Sensoren eingesetzt, ebenso bei Spülprozessen, mit deren Hilfe Verunreinigungen von der Scheibenoberfläche beseitigt werden. Spülvorgänge dienen auch dem Beenden diverser anderer Bearbeitungsschritte.

CHRocodile LR
Verkapselungen von Chips mit Dispensing-Maschinen (Dam and Fill-Verfahren)

Beim Dam and Fill genannten Verfahren wird zunächst auf der Leiterplatte ein Damm aus einer zähfließenden Vergussmasse errichtet, der den Chip vollständig umschließt; in das Flächeninnere des Damms appliziert dann eine Dispensing-Maschine ein Material möglichst geringer Viskosität, das feine Strukturen und Drähte vollständig und blasenfrei umhüllt, bis das Bauteil vollständig abgedeckt ist. Chromatisch-konfokale Sensoren von Precitec messen die Höhe dieser Dämme aus Chipvergussmasse berührungslos auf wenige Mikrometer genau.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Dammhöhe für den nachfolgenden Verguss des inneren Bereichs ausreichend ist und der Schutzlack nicht ungeschützte Bereiche überläuft. Die Schnelligkeit des Messverfahrens ermöglicht die 100%-Kontrolle aller produzierten Bauteile; das Vergießen von Komponenten ist dadurch auch für eine hochvolumige und vollautomatisierte Fertigung geeignet. 

CHRocodile CLS
Kleberaupen messen

Im Falle von Kleberaupen wird sich häufig noch auf die Sichtprüfung verlassen; es ist wichtig, dass die Spur der Kleberaupe durchgehend und konstant ist. Als Qualitätskriterien kommen mehrere Parameter zum Einsatz, die sich durch optische Messtechnik ermitteln lassen. Die Kleberaupe muss mittig hinsichtlich anderer Strukturen verlaufen. Unerwünschte Materialanhäufungen an Start- und Endpunkt der Raupe werden erkannt. Auch Lücken können aufgespürt werden.

CHRocodile IT TW
Schichtdicken auf Platinen

Messen lassen sich die Schichtdicken von Silikonvergussmasse bzw. Lötstopplack. Grundsätzlich gibt es hier zwei unterschiedliche Messverfahren, die chromatische Messung und die interferometrische Messung. Silikonvergussmasse lässt sich sowohl chromatisch als auch interferometrisch messen. Mit der interferometrischen Messmethode kann auch die Schichtdicke von farbigem Lötstopplack gemessen werden. Dabei hat die interferometrische Methode leichte Vorteile gegenüber der chromatischen Messung, da sie eine Messabstandsschwankung von mehreren Millimetern tolerieren kann. Es ist eine 3D-Messeinrichtung erforderlich, um den Messabstand ggf. so nachzustellen, dass die gemessene Oberfläche innerhalb des zulässigen Messbereichs des Messkopfes liegt.

CHRocodile CLS
Silizium-Durchkontaktierung (TSV)

Bei der Silizium-Durchkontaktierung (englisch through-silicon via, TSV) handelt es sich um eine meist vertikale elektrische Verbindung aus Metall durch einen Wafer. Ein vertikaler Stapel abgedünnter Einzelchips wird dabei mittels kleiner Kupferstrukturen durchkontaktiert. Diese ragen nach dem Ätzprozess ein wenig über das Silizium hinweg und werden als Bumps bezeichnet. Die TSV-Strukturen vor dem Verfüllen - bei denen es sich um Löcher mit hohem Aspektverhältnis handelt - sowie die sich nach dem Verfüllen ergebenden Bumps selbst können mit Precitec Sensoren gemessen werden. Gefragt sind die Höhe der Bumps über den Siliziumstrukturen sowie die Tiefe der TSV ́s.

CHRocodile CLS
Chip-Handling: Chip-Bonding, OLED & LED-Chips

Die metallischen Masken von OLED-Displays lassen sich mit dem Liniensensor CHRocodile CLS messen. Hier können Fehlstellen zuverlässig erkannt werden. Die Sensoren eignen sich auch für die immer kompakter werdenden LED-Chip-Packages für hohe Lichtstärke und kleine Formfaktoren, wie sie für die LED-Hintergrundbeleuchtung von LC-Displays üblich sind. Sowohl Schnittprofile als auch Topografien lassen sich erstellen. Bei der Montage von Chips ermitteln Sensoren von Precitec Optronik die richtige Position und Lage der Chips.

Häufig werden nicht mehr einzelne LED eingesetzt, sondern hochintegrierte Chips mit einer großen Anzahl von Leuchtdioden. Bei der Kontrolle dieser optischen Chips kommen für LED-Arrays heute schon in großem Umfang berührungslos messende Abstandssensoren zur Anwendung, die die Höhe der LED (Z-Koordinaten) messen können.

CHRocodile DW
Dicke von dotierten Wafer messen

Sowohl hoch- als auch niedrigdotierte Wafer können zur Ermittlung der Dicke mit interferometrischen Mess-systemen im Infrarotbereich gemessen werden. Weitere Qualitätskriterien sind Verbiegungen und Verwölbungen (Bow and Warp), die besonders bei sehr dünnen Wafern zum Tragen kommen. Die schichtweise aufgetragenen Strukturen können Wafer verformen. Der Grad der Verformung lässt sich mit Precitec- Abstandssensoren sehr genau ermitteln. Bei Siliziumwafern lässt sich zum Beispiel die Total Thickness Variation (TTV) bestimmen.

CHRocodile CLS
Halbleiter-Topographien ermitteln

Will man Oberflächen von Halbleiterchips (Wafer) messen oder untersuchen, müssen 3D-Daten mit einer Auflösung gewonnen werden, die eine Untersuchung von Strukturen und Geometrien der Schaltkreise auf der Oberfläche ermöglicht. Liniensensoren von Precitec messen im Gegensatz zu Punktsensoren viele dicht nebeneinander liegende Punkte gleichzeitig, so dass der Messkopf in gleicher Zeit eine viel größere Fläche überstreichen kann als mit Einzelpunkten. Die aktuelle Sensorgeneration arbeitet mit 192 Messpunkten, die je nach Messkopf auf einer Linie von 1 mm bis annähernd 5 mm angeordnet sind. Die chromatisch-konfokale Sensoren eignen sich besonders für die polierten und häufig spiegelnden Oberflächen von Wafern. Die vom Sensor gelieferten Rohdaten werden je nach Einsatz verwendeter Software zur Erkennung regelmäßiger Muster und Strukturen für 2D- und 3D-Bilder aufbereitet.

Produkt Familie CHRocodile IT
Wafer berührungslos vermessen

Eine sehr einfache und gleichzeitig hochgenaue Abstands- und Schichtdickenmessung von Wafern und Solarzellen bieten die Sensoren der Produktfamilie  CHRocodile IT. Diese optischen Sensoren sind in der Lage, berührungslos mit nur einem Messkopf Silizium bis zu einer Dicke von 1 mm zu vermessen. Die exakte Bestimmung der Dicke bis in Randbereiche hinein ist von großer Bedeutung für höchste Produktqualität. CHRocodile IT garantiert dies durch einen besonders kleinen Messpunkt. Aber die Sensoren der CHRocodile IT Familie können noch mehr: Vermessung von GaAs Wafern, visuell nicht transparenter Folien und Mehrschichtsystemen. Ihr robuster und einfacher Aufbau ermöglicht die direkte Einbindung in den Produktionsprozess. Natürlich bieten sich die  Geräte auch für die kostengünstige und gleichzeitig hochpräzise Schichtdickenmessung im Labor an.

CHRocodile DW
Dickenmessung hochdotierter Wafer

Ausschuss ist teuer. Deshalb sollte die Form- und Dickenmessung von Wafern mit größter Präzision erfolgen. Bei dieser Anwendung, speziell auch bei hochdotierten Wafern, hat sich der Sensor CHRocodile DW bestens bewährt. Er ist in der Lage, berührungslos mit nur einem Messkopf hochdotiertes Silizium sehr exakt bis zu einer Dicke von 500 µm zu vermessen. Der robuste und einfache Aufbau des Sensors ermöglicht die direkte Einbindung in den Produktionsprozess. Die angebotenen Standardschnittstellen ermöglichen ein Feedback in die Produktionslinie, um eventuellen Ausschuss in einem möglichst frühen Stadium zu verhindern.

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