Spezielle Geräte für Halbleiter-Wafer
Weißlicht-Interferometer hat Micro-Epsilon bereits seit einigen Jahren im Portfolio. Für die Anwendung in der Waferherstellung mussten die vorhandenen Geräte aber grundlegend überarbeitet werden. Hintergrund ist die optische Transparenz der Siliziumwafer, die lediglich in einem Wellenlängenbereich um die 1.100nm so hoch ist, dass sie für die Interferometrie geeignet ist. Bei diesen Wellenlängen weisen sowohl undotiertes Silizium als auch dotierte Wafer eine ausreichende Transparenz auf. Die Herausforderung bei der Konstruktion der neuen Interferometer war die Auswahl der passenden Komponenten. So mussten neben neuen SLD mit dem passenden Wellenlängenbereich auch neue Gitter sowie eine passende Detektorzeile verwendet werden, die für diesen Wellenlängenbereich geeignet sind. Die Transparenz des Siliziums ermöglicht eine Dickenmessung von Wafern bis zu etwa 1mm. Da die Transparenz mit der Dotierung abnimmt, verringert sich die maximal messbare Dicke bei hochdotierten Wafern auf etwa 0,8mm.
Die Weißlichtinterferometer bestehen jeweils aus einem kompakten Sensor und einem Controller, der in einem industrietauglichen Gehäuse untergebracht ist. Eine im Controller enthaltene aktive Temperaturregelung sorgt für eine hohe Stabilität der Messung. Für die Anwendung bei der Dickenmessung von Wafern stehen zwei verschiedene Gerätetypen zur Verfügung. Für die Integration in Läppmaschinen ist eine hohe Schutzart erforderlich, da die Sensoren durch das verwendete Gemisch aus Flüssigkeit und Schneidkörnern ansonsten in Mitleidenschaft gezogen werden. Bei diesem Typ erfüllen sowohl der Sensor als auch die Controller-Einheit die Schutzart IP67. Die Dickenmessung kann aber auch in den weiteren Prozess-Schritten der Halbleiterfertigung – etwa zur Qualitätskontrolle – eingesetzt werden. Hier sind die Bedingungen ganz andere: Es wird im Reinraum und gegebenenfalls auch im Vakuum gearbeitet. Hier bietet Micro-Epsilon ein Gerät an, dessen Sensor vakuumtauglich ist. Die Anbindung an den Controller, der in einem Schaltschrank installiert werden kann, erfolgt dabei über einen Lichtwellenleiter.
Erfolgreiche Referenzprojekte
Die neuen Interferometer zur Dickenmessung von Wafern konnten bereits in Referenzprojekten in der Halbleiterindustrie ausführlich getestet werden. Dabei wurden auch herausfordernde Anwendungen gemeistert: In den Läppmaschinen messen die Geräte auch dann zuverlässig, wenn sich Flüssigkeit mit den Schneidkörnern auf der Wafer-Oberfläche befindet. Bei der Reinraumvariante kommt die Reinraumtechnologie aus dem eigenen Unternehmen von Micro-Epsilon zum Einsatz, wodurch z.B. eine reinraumtaugliche Verpackung der Komponenten möglich ist.
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