Wafer Inspection

confovisHalbleiter/MEMSWafer Inspection

Wafer Inspection –
3D und 2D Prozessüberprüfung und -entwicklung auf Wafer-Level

Wafer durchlaufen viele einzelne Prozessschritte und verbleiben teilweise Wochen innerhalb der Wafer-Fab bis die Produktion abgeschlossen ist. Durch die Wafer Inspection mit Confovis können sowohl dimensionale Messungen in 2D und 3D (z.B. Line/Space, Overlay, Stufenmessung, VIAs, etc.) als auch eine automatische Defekterkennung und Klassifikation (WAFERInspect AOI) durchgeführt werden. Demnach werden bereits in einem frühem Prozessschrittabweichungen erkannt und es können entsprechende Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.

Mit dem Confovis WAFERinspect Systemen können auch ungeübte Nutzer ohne Programmierkenntnisse komplexe Rezepte erstellen. Einmal durchgeführte Messabläufe werden als Rezept gespeichert und auf beliebigen Dies durch Anklicken ausgeführt. Die vollautomatische Messung erfolgt anschließend ohne Benutzereinfluss.

Mit den WAFERinspect Messsystemen und dem patentierten konfokalen optischen Messverfahren (Structured Illumination Microscopy, SIM) können sowohl transparente Schichten als auch verborgene Strukturen dimensional vermessen werden.

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Messaufgaben – Wafer Inspection

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
  • Klassifikation mit Künstlicher Intelligenz (Deep Learning)
  • Regelbasierte Klassifikation mit Neuronalem Netz

Visuelle Inspektion

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

Wafer Inspection und Wafer Metrologie mit Confovis

Konfokale Messung von MEMS, 3D Packaging (insbesondere Wafer Bumps Messung), Probe Mark Inspection, LED, Rauheit, CIS (CMOS Image Sensor),…

Bei diesen Wafer Inspection Messaufgaben ist die Zuverlässigkeit der Messungen und die Messgeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung. Mit dem von Confovis patentierten konfokalen Messverfahren SIM erfolgen 3D-Messungen typischerweise in zwei Sekunden (120 Messebenen mit einem z-Bereich von 20 µm und einer Genauigkeit von < 4nm), mit einem Messergebnis unabhängig vom Material der zu messenden Oberfläche. Auch schwierigste Kombinationen aus Passivierungsschichten und Kupfer können problemlos und ohne Vorwissen gemessen werden.

Bei MEMS sind oft mehrdimensionale Strukturen zu messen, die teilweise unterhalb der Oberfläche liegen. Mit der hohen Genauigkeit und Auflösung, die an ein AFM heranreichen, ist das Confovis WAFERinspect in der Lage Winkel, Abstände, verschiedenste Dimensionen und auch Rauheiten zu messen.

2D Messungen Wafer

Die Autofokus Funktion des Confovis WAFERinspect nutzt Teile des konfokalen Strahlengangs, wodurch der Autofokus auf sämtlichen Oberflächen (z.B. auch einem Spiegel) funktioniert. Durch die ohnehin vorhandene z-Achse der Messeinheit ist es möglich, Top- und Bottom CD in einem Schritt zu messen. Die Auswertung erfolgt dabei über Cognex Software. Durch die Schnittstelle zwischen der Confovis Software und Cognex können Absolutdistanzen in einem Die, der Die-to-Die-Shift oder auch Line/Space Strukturen von kleiner 1µm zuverlässig gemessen werden. Auch werden Redistribution Layer (RDL) in Verbindung mit der Positionierung von „Dies“ bei der Wafer Inspection mit Confovis messbar.

Defect Scans

Die Wafer werden beim Defect Scan durch das Messsystem kontinuierlich verfahren und gescannt. Währenddessen werden die detektierten Defekte mit den dazugehörigen Wafer-Koordinaten ausgeschnitten und abgespeichert.

Erstrecken sich Makrodefekte (wie Voids, Kratzer oder Ausbrüche) über mehr als ein Bildfeld, setzt die Confovis WAFERinspect Software diese automatisch zusammen. Anschließend werden die Defekte regelbasiert mittels neuronalem Netz im Klassifikator den trainierten Klassen zugeordnet. Dieses zweistufige Verfahren gewährleitet, dass auch unbekannte und noch nicht trainierte Defekte erkannt werden. Defekte ohne eindeutige Zuordnung werden in der Klasse „nicht klassifizierte Defekte“ gespeichert.

Die Ergebnisse aller Defekte sind in der Defect Map dargestellt. Zusätzlich können sie im KLARF File Format ausgegeben werden, sodass die Ergebnisse in komprimierter Form über SECS/GEM an den Host übertragen werden.

Multi-Sensor

Neben dem Herzstück des Confovis WAFERinspect, dem patentierten konfokalen Sensor, verfolgt Confovis die „Best of Class“ Strategie. Sensoren von marktführenden Drittanbietern, wie beispielsweise Precitec, LMI oder Keyence, können ohne weiteres in die Confovis Software integriert werden:

  • Schichtdicken-Sensoren
  • Chromatisch konfokale und WLI Sensoren
  • Triangulationssensoren
  • Total Thickness Variation IR-Sensoren (TTV)

Das Confovis Messsystem wird somit aufwärtskompatibel und ermöglicht dem Anwender eine kostengünstige Nachrüstung, wenn eine neue Messaufgabe im Rahmen der Wafer Inspection (wie z.B. ein anderer Schichtdickenmessbereich) ansteht.

SECS/GEM und Semi Standard

In Kombination mit einem Wafer-Handling-System (Equipment Front End Module, EFEM) kann das Confovis WAFERinspect verschiedenste Arten von Wafern messen und inspizieren. Partner für EFEM-Systeme sind Mechatronic Systemtechnik und InnoLas Semiconductor. Ohne Umrüstung der Hardware ist es möglich, verschiedenste Wafer Größen von 2 – 12 Zoll auf einem System zu prüfen. Die Systeme stehen mit einem oder zwei Load-Ports zur Verfügung.

Die Generierung von Rezepten erfolgt über die Bedienoberfläche des Confovis Systems und erfordert keine Programmierkenntnisse. Einmal durchgeführte Messungen bei der Wafer Inspection können mit einem Klick als Rezept abgespeichert werden. Die Auswertungen erfolgen in beliebiger Software wie MATLAB, Python oder durch individuelle Confovis Plugins. Die Navigation erfolgt über GDS-II Koordinaten oder über Confovis Software, die ein Wafer Layout mit drei Klicks teachen kann. Außerdem ist es möglich KLARF-Files zu erstellen und zu laden.

Wafer Handling

Spezielle Edge Grip (Randaufnahme) Endeffektoren und Chucks, auf denen der Wafer ausschließlich am Rand aufliegt, sind Voraussetzung für ein Handling von MEMS-Wafern

Bei der Messung von transparenten Wafern und Wafern mit Verspannungen (Warpage und Bow) treten die Systemvorteile des konfokalen Herzstückes des Confovis WAFERinspects in Verbindung mit dem Wafer Handling System (EFEM) besonders in den Vordergrund.

Wafer Inspection mit Confovis

Die Confovis WAFERinspect Messsysteme kombinieren die Vorteile von Defekterkennung und dimensionaler Messungen. Dabei werden Makro- und Mikrodefekte in hoher Geschwindigkeit detektiert, klassifiziert und anschließend mittels Review-Tool dimensional vermessen. Die Verwendung eines Wafer-Loaders, der in der Lage ist verschiedenste Wafer zu laden (z.B. MEMS, Glas, Warped, TAIKO, Frame, etc.), ermöglicht den Einsatz auch für anspruchsvollste Messaufgaben in der automatisierten Prozesskontrolle.

MEMS, Micro LED, Mebran, Probe Marks, Bond Pads & Wires, RDL (Redistribution layer), UBM, Silicon, Prime Silicon, Glass, SOI, Sapphire, GaAs, SiC, GaN, InP, GaSb, Ge, LiTaO3, LiNBO3, epitaxial

E5 (Equipment Communication), E10 (RAM), E30 (GEM), E37.1 (HSMS), E39 (Object Services), E94 (Control Job Management), E40 (Process Job Management), E87 (Carrier Management), E90 (Substrate Tracking), E84 (Carrier Handoff Interface)

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