MEMS Inspection

confovisMEMS Inspection

MEMS Inspection & Metrology

MEMS (micro-electro-mechanical systems) sind mikromechanische elektronische Komponenten und können sowohl Sensoren als auch Aktoren sein. MEMS gehören auch für die nächsten Jahre zu den elektronischen Megatrends wie autonomes Fahren, 5G, künstliche Intelligenz oder Mikrofluidik. Auch hat die Anzahl von MEMS in Smartphones (Gravitationssensoren, Audio- und Videosensoren, Fingerabdrucksensoren, etc.) erheblich zugenommen. MEMS werden auf Wafern hergestellt, deren vielfältige Materialien von Silizium über Glas bis hin zu Epoxid und Metallen reichen. Die Confovis WAFERinspect Messsysteme erfassen diese Oberflächenbeschaffenheiten materialunabhängig in 3D und 2D und können so für umfangreiche Messaufgaben in der MEMS Inspection eingesetzt werden.

Automatisierte optische MEMS Inspection

MEMS erreichen höhere Zuverlässigkeit als diskret aufgebaute Sensoren und Aktoren. Dies ist zum einen im Wegfall von Steckverbindern und Leitungen begründet und zum anderen in der Nutzung einfacher physikalischer Effekte, die kurze Reaktionszeiten und Funktionswege ermöglichen.

Bei der Inspektion bzw. MEMS Messung müssen diese auf Fehlstellen untersucht (Defect Inspection) und die Strukturen entsprechend 2D und 3D vermessen werden, um Produktionsprozesse zu kontrollieren und zu steuern. Insbesondere beim MEMS 3D messen reicht das von Confovis patentierte Messverfahren Structured Illumination Microscopy (Konfokalmikroskopie) an die Auflösung und Genauigkeit von Rasterkraftmikroskopen (AFM) heran, ist jedoch in der Lage 100-fach bis 1000-fach schneller zu messen. Ein weiterer Vorteil des Confovis Messystems ist die materialunabhängige 3D-Messung, mit der chromatisch-konfokale Sensoren und Weißlichtinterferometer Schwierigkeiten haben. So können auch Materialkombinationen wie Gold und Epoxid, Chrom auf Glas und Polyimide auf Quarz vermessen werden.

Messaufgaben - MEMS Metrologie

Konfokale 3D Messungen

  • Materialunabhängig: Silizium, Epoxid, Glas, Chrom, Fotolack,…
  • Artefaktfrei, auch anspruchsvolle Oberflächen (keine „Bat Wings“)
  • Hohe Geschwindigkeit: 60 konfokale Frames pro Sekunde (250 Mio. Messpunkte/s)
  • Schichtdicke / Film Thickness / Layer Stack
  • Topographie
  • Koplanarität
  • Bumps
  • Rauheit / Roughness
  • Stufenhöhe / step height

2D Messungen

Critical Dimensions

    • Line/Space
    • VIAs
    • Oblong holes
    • Overlay

Defektinspektion

  • Makrodefekte
  • Mikrodefekte
  • Partikel Inspektion
  • Golden Sample
  • Künstliche Intelligenz
  • Neuronale Netze

Visuelle Inspektion

  • Operator-Modus (visuelle Inspektion)
  • Farbbilder
  • Tiefenscharfe Aufnahmen
  • Stitching
  • Dokumentation durch Kommentarfunktion
  • Digital Inking
  • Visuelle Inspektion mit Fine Alignment, KLARFF -Dateien

Konfokale Messung: die Vorteile des Confovis Messverfahrens

Insbesondere auf Wafern mit sehr unterschiedlichen Strukturen und erforderlichen Auflösungen von unter 1µm ist eine MEMS Inspection herausfordernd und meist kostenintensiv. Die optischen Messsysteme von Confovis sind dank der Nutzung von Mikroskopoptiken in der Lage die gesamte Wafer-Oberfläche als großes Bild mit Shading Korrektur, aber auch „die-by-die“ auf Defekte zu analysieren. Indem der 3D-Bildstapel in z-Richtung auf Defekte durchsucht wird, können beispielsweise auch in mehrlagigen MEMS Strukturen Risse in tieferen Lagen erkannt werden.

MEMS Messung: Kleinere MEMS Strukturen zuverlässig messen

Messung verschiedenster Oberflächen und MEMS Strukturen (z.B. Kunststoff und Gold)

Ungefilterte Daten / keine Messartefakte

Hohe und niedrige Reflektivität in einem Bildfeld

Ein Prozess-Kontroll-Instrument für die Inspektion von MEMS Strukturen

Durch Integration der Defekterkennung in das hochauflösende Messsystem WAFERinspect entsteht ein Prozess-Kontroll-Instrument, mit dem die Defekte nicht nur erkannt, sondern auch in 2D und 3D vermessen werden können. Dies ermöglicht sofortige Rückschlüsse auf deren Entstehung.
Die Datenübertragung an den Host erfolgt über SECS/GEM. Für das Wafer-Handling bei automatisierten Lösungen vertraut Confovis auf Wafer-Loader bzw. Handlingsysteme von Mechatronic, die sich weltweit beim Handling von komplexen Wafern wie MEMS Wafern, Glas Wafern und Wafern mit hohem Warpage bewährt haben.

Bei der MEMS Inspection erfolgen Messungen mit Genauigkeiten von 3 nm und Wiederholgenauigkeiten von 4 nm @ 3 Sigma (Beispiel an einer von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt zertifizierten 50 nm Stufe). Auch ist eine genaue Vermessung von Winkeln, Abständen, Radien etc. möglich. Dem Kunden steht mit Confovis eine universelle und kosteneffiziente Metrologie Plattform zur Verfügung.

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