Das Schweizer Taschenmesser für die Wafer-Analyse

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Das Messsystem WAFERinspect kombiniert konfokale 3D-Messungen, klassische 2D-Messungen sowie visuelle Inspektion miteinander, was eine Analyse unterschiedlichster Prozessschritte in der Halbleiterfertigung ermöglicht.
Das Messsystem WAFERinspect kombiniert konfokale 3D-Messungen, klassische 2D-Messungen sowie visuelle Inspektion miteinander, was eine Analyse unterschiedlichster Prozessschritte in der Halbleiterfertigung ermöglicht. (Bild: Confovis)

Das Messsystem WAFERinspect kombiniert konfokale 3D-Messungen, klassische 2D-Messungen sowie visuelle Inspektion miteinander, was eine Analyse unterschiedlichster Prozessschritte in der Halbleiterfertigung ermöglicht.

Steigende Integration, neue Sensorkonzepte und andere Anforderungen erhöhen den Anspruch an die verwendeten Technologien und die erforderlichen Messstrategien für Sensoren. Das von Confovis patentierte konfokale Messverfahren auf Basis der Structured Illumination Microscopy (SIM) ermöglicht es, unterschiedlichste Materialkombinationen, transparente Schichten (auch Stacks aus SiOx, SiNx etc.), spiegelnde Oberflächen, Fotolack und viele weitere Oberflächen dreidimensional zu charakterisieren. Prozesskritische Größen (beispielsweise CD-Messungen von Strukturen), die nicht in einer Fokusebene liegen, können so zukünftig 3D gelöst werden (Stufenbreite und -höhe).

Das Beladen des Wafers, die Messung und die Übertragung der Messergebnisse erfolgt dabei vollautomatisch und angepasst an die Spezifikation des Kunden. Die Kommunikation per SECS/GEM ist ebenso vollständig integriert, wie auch die Kommunikation zwischen Waferloader und Messsystem.

Bis zur Fertigstellung durchläuft jeder Wafer mehrere Wochen die Halbleiter-Fab mit hunderten Prozessschritten. Dementsprechend ist es notwendig, kritische Prozessschritte effizient abzusichern um keinen Ausschuss zu produzieren. Insbesondere die Einführung neuer Sensorkonzepte und Prozesstechnologien ist eine große Herausforderung.

Dabei erlauben viele der neuartigen Prozesse und auftretenden Effekte keine automatisierte Defekterkennung und können zum Beispiel nur durch den Prozessverantwortlichen dokumentiert und überwacht werden. Mit dem WAFERinspect Messsystem kann der Nutzer nach dem Laden des Wafers durch den Waferloader, beispielsweise durch eine einfache Navigation per Mausklick gezielt gesamte DIEs aufnehmen, Markierungen an den Aufnahmen vornehmen und Kommentare abspeichern.

Ein Messsystem für die Multi-Prozess-Analyse

Je nach Anforderung im Prozessschritt kann die Messmethode im Messrezept ausgewählt werden, was dem Nutzer die Durchführung einer 2D-Analyse von z.B. Line/Space oder Overlay-Messungen erlaubt. Auch anspruchsvolle Kontrastübergänge und komplexe Strukturen können dank Cognex- und Halcon-Schnittstelle angelernt und gemessen werden. Zudem gibt es, bedingt durch steigende Anforderungen an Technologien und Prozesse, immer mehr Strukturen die nicht mit „Standard-Lösungen“ ohne Anpassungen abzudecken sind.

3D-Messtechnik ermöglicht es, Strukturen in MEMS dreidimensional zu erfassen. Auch Unterätzungen oder Winkel und Stufenhöhen lassen sich nanometergenau erfassen. Während Weißlichtinterferometer bei verschiedenen Materialkombinationen falsche Höheninformationen ermitteln oder an Kanten transparenter Materialien eine Invertierung der Höheninformationen verursachen können, ist das konfokale Messverfahren von Confovis gegenüber solchen Effekten robust.

Die steigende Zahl an speziellen Messaufgaben erfordert eine bedienerfreundliche Steuerung und Messrezeptverwaltung. Das Confovis Softwarepaket WAFERinspect setzt genau diese Anforderungen um. Rezepte können ohne Programmieren erstellt, kopiert sowie anschließend geändert und auch auf andere Anlagen transferiert werden. Ebenso können Rezepte offline erzeugt werden, um bei stark steigender Rezeptanzahl (>1000) den zeitlichen Aufwand zur Erzeugung neuer Messabläufe zu reduzieren. Damit die Übersicht über alle Rezepte nicht verloren geht, ist eine Ordnung in unterschiedlichen Hierarchien möglich.

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