QUALITÄTSKONTROLLE VON HALBLEITERN & WAFER-VERMESSUNG

Confovis Messsysteme zur optischen Qualitätskontrolle von Halbleitern und Wafern

Mikrosysteme übernehmen nahezu unsichtbar immer mehr Aufgaben im Automobilbau, der Kommunikationstechnik, der Medizintechnik und in vielen anderen Bereichen. Die hohe funktionale Integrationsdichte von Mikrosystemen (z.B. Erfassen mehrerer physikalischer Größen mit einem Chip) auf immer kleinerer Bauteilfläche, stellt neue Anforderungen an die Messtechnik.

Confovis eröffnet mit den WAFERinspect-Systemen durch die Kombination von 3D Messungen mit Auflösungen bis in den einstelligen Nanometerbereich durch das konfokale Messverfahren „Strucutured Illumination Microscopy“ und den klassischen 2D-Messaufgaben, wie CD (Line/Space, Diameter) und Overlay, neue Möglichkeiten für die Charakterisierung funktionskritischer Strukturen. Durch die steigende Integration oder der notwendige Strukturaufbau zur Umsetzung von physikalischen Größen in elektrische liegen zu überprüfende Strukturen nicht mehr in derselben Ebene. Dadurch wird die CD-Bestimmung mittels optischer Messtechnik erschwert und die Definition der tatsächlichen Strukturbreite herausfordernd. Mit einer konfokalen Messung durch das WaferInspect Messsystem wird der Verlauf der 3D-Struktur vollständig erfasst und kann umfassend analysiert werden.

Measurements of material combinations and no artefacts on steep flanks

Die Vorteile des patentierten konfokalen Messverfahrens „structurered illumination microscopy“ (SIM) zeigen sich auch auf typischen Wafermaterialien. Der Anwender profitiert von der Robustheit des Messverfahrens und hier insbesondere von der Verwendung von unpolarisiertem Licht, was die Messung unterschiedlichster Materialkombinationen ermöglicht. Des Weiteren weisen gefertigten Strukturen auf Wafern meist Winkel > 80° auf, die dank der Technologie von Confovis artefaktfrei gemessen werden können.

Die verwendeten Lichtwellenlänge (528 nm, grün) verhindert zudem eine Belichtung von Fotolack und ist auch für die Analyse von transparenten Materialien von Vorteil. Es können sogar „vergrabene“ Strukturen sichtbar gemacht werden und somit kann auf eine zeitintensive FIB-Bearbeitung mit anschließender REM-Analyse verzichtet werden. Die zuvor genannten Vorteile führen dazu, dass neueste Prozesstechnologien auch in der Serie zuverlässig gemessen werden können.

Messaufgabe 3D: Stufenhöhe

Messaufgabe 3D: Rauheit (Bondpads oder abgeschiedene Schichten)

Typische Anwendungen:

Wafer-Bumps
Wafer Bump Analyse mit Confovis Messtechnik
Nadelspitzen-Analyse (Wafer-Testing)
Wafer-Testing mit Confovis Messtechnik
Nadelabdruck (Wafer-Testing)
Wafer-Testing mit Confovis Messtechnik
Wafer-Mikrostrukturen
Messungen von Wafer-Mikrostrukturen mit Confovis Messtechnik

Rezepte ohne Programmieren

Durch die intuitive Bedienung der ConfoViz© Software entfällt das Erlernen von komplizierten Skriptsprachen zum Erzeugen von Rezepten. Der Ablauf ist dabei denkbar einfach.

Zunächst wird ein Serien-Wafer vom Nutzer ausgewählt und angelernt. Hierbei werden Parameter, wie Dicke, Durchmesser, Flat/Notch nach Semi-Standard ausgewählt. Anschließend werden die Positionen für das Fein-Alignment des Wafers gesetzt. Es können dabei beliebige Alignmentmarken verwendet werden. Zudem ist es möglich Wafer, die noch keine Strukturen enthalten, zu alignen, um diese z.B. auch mit KLA-Dateien verwenden zu können.

Ist das Alignment abgeschlossen und sind die Koordinaten vom Messsystem transformiert, wird das Layout des Wafers angelernt oder geladen. Hierbei werden unterschiedliche Layout-Formate unterstützt, wie z.B. GDSII. Liegt kein Layout-File vor, wird der DIE-Pitch angelernt. Hierfür wird in 3 Schritten die Diagonale der DIEs gemessen. Das angelernte Layout wird nun zur einfachen Navigation und Rezept-Erstellung verwendet.

Messen nach Rezept - automatisierte Messungen für alle Messaufgaben

  • Einfach und schnell zu Rezepten („DIE-Select“): ohne Programmieren
  • 3 Schritte zum Wafer-Layout: beliebige Layouts anlernen auch ohne Layout-File
  • ConfoVIZ® WaferInspect: bedienerunabhängige 2D & 3D Messungen von Line/Space, VIAs, Pillars, Overlay und vielen weiteren Oberflächenmerkmalen
  • Defekt-Review: laden von Wafer-Maps ermöglicht einfache und detaillierte Fehleranaylse
  • DIE basierte Anzeige der Messergebnisse: Abweichungen auf dem Wafer auf einen Blick erkennen
  • Operator-Modus: Rezept und Wafer auswählen à Starten à Anzeige der Ergebnisse

Automatisierte Messungen für zuverlässige Messabläufe

Um Rezepte zu erzeugen reicht es aus, die gewünschte Messposition anzufahren, die Messparameter für die zu untersuchende Struktur festzulegen, die Parameter zu testen und dann per „DIE-Select“ die entsprechenden DIEs auszuwählen auf denen gemessen werden soll. Das Prinzip ist identisch für alle Messaufgaben, die mit den WaferInspect Systemen realisiert werden können. Des Weiteren können ausgewählte DIEs gespeichert und geladen werden sowie eine Liste auf Koordinaten zum Messen geladen werden.

Bedienung der Mess- und Analyse-Software ConfoVIZ

Durch die Verwendung von Messrezepten erfolgen alle weiteren Messungen automatisch und ohne Bedienereinfluss. Die einzelnen Schritte werden selbstständig vom Messsystem durchgeführt und am Ende werden die Messwerte gespeichert und ggf. ans Host-System übergeben. Abschließend werden die Ergebnisse auf dem Wafer-Layout dargestellt und mit rot und grün entsprechend der erlaubten Grenzwerte eingefärbt.