Wafer-Inspektion

Unter Wafer-Inspektion versteht man die automatisierte Überprüfung von Halbleiterscheiben, den sogenannten Wafern, auf mikroskopisch kleine Defekte, Unregelmäßigkeiten oder Abweichungen in Struktur und Beschichtung. Diese Inspektion erfolgt in verschiedenen Prozessphasen der Halbleiterfertigung, etwa nach der Belackung, dem Ätzen oder der Metallisierung.

Ziel ist es, die Ausbeute an Chips zu erhöhen und den manuellen Prüfaufwand auf ein Minimum zu reduzieren.

Aufgrund der Mikroskala der Wafer und der komplexen Schaltkreise, die sie enthalten, können selbst kleinste Unvollkommenheiten die Funktionalität eines Halbleiterchips erheblich beeinträchtigen. Daher ist es essenziell, dass Inspektionssysteme in der Lage sind, winzige Abweichungen sowie eine Vielzahl von Defekten zu erkennen – dazu zählen

• Partikel,
• Unregelmäßigkeiten des Musters und
• kristallographische Störungen.

Eine effektive Inspektion ermöglicht es, diese Unvollkommenheiten frühzeitig im Herstellungsprozess zu identifizieren. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Chips erhöht und die Gesamtausbeute des Produktionsprozesses verbessert.

Typischerweise erfolgt die Wafer-Inspektion durch hochauflösende Bildgebungssysteme oder hochpräzise Lasersensoren, wie sie beispielsweise von KEYENCE hergestellt werden. Diese Sensoren können die Oberfläche der Wafer mit hoher Geschwindigkeit scannen, um detaillierte Bilder zu erfassen. Anschließend werden die Bilder mithilfe spezieller Software und Bildverarbeitungsalgorithmen analysiert, die die erfassten Daten mit standardisierten Referenzmustern vergleichen.

Selbst geringfügige Abweichungen des Außendurchmessers – selbst im Mikrometerbereich – können dazu führen, dass Chips am Rand unbrauchbar werden und der Ertrag sinkt. Eine zuverlässige Wafer-Inspektion ist daher essenziell. Klassische Stichprobenkontrollen erfassen solche Toleranzabweichungen jedoch häufig zu spät.

Die automatisierte Wafer-Inspektion mit dem Hochgeschwindigkeits-Lichtbandmikrometer der Modellreihe LS-9000 von KEYENCE schafft hier Abhilfe: Sie ermöglicht eine vollflächige, berührungslose 100- %-Inline-Kontrolle des Außendurchmessers – direkt vor der Weiterverarbeitung und ohne den Produktionsfluss zu unterbrechen.

Die zuverlässige Erkennung von Wafer-Kanten und exakte Positionierung sind entscheidend, um Produktionsprozesse effizient und mit minimaler Fehlerquote zu gestalten. Herkömmliche bildverarbeitende Verfahren stoßen hierbei oft an Grenzen – speziell bei transparenten Wafern, die optische Herausforderungen mit sich bringen.

In der Halbleiterproduktion wirken sich bereits geringste Höhenabweichungen oder Neigungen zwischen einzelnen Wafern negativ auf die Prozessstabilität und das Endergebnis aus. Die geforderte Genauigkeit ist daher extrem hoch und der Platz für Messtechnik oft begrenzt.

Der konfokale Wegmesssensor der Modellreihe CL-3000 von KEYENCE ermöglicht eine automatisierte Wafer-Inspektion mit höchster Genauigkeit. Dank seiner kompakten Bauform lässt er sich auch unter beengten Bedingungen problemlos in bestehende Anlagen integrieren und liefert verlässliche Messergebnisse in Echtzeit.

Slit Coater geben eine Beschichtungsflüssigkeit aus einer Schlitzdüse ab und tragen eine gleichmäßige Schicht Flüssigkeit auf Glassubstrate, Harzsubstrate, Folien oder Metallfolien auf. Dabei ist eine exakte Schichtdicke entscheidend – insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen wie der Herstellung von Halbleitern, LCD-Farbfiltern oder dem Fan-Out Panel Level Packaging (FO-PLP) in der Halbleiterindustrie.

Schon minimale Abweichungen im Abstand zwischen der Schlitzdüse und dem Substrat, etwa auf der linken oder rechten Seite, führen zu ungleichmäßiger Beschichtung und damit zu fehlerhaften Produkten.

Die Implementierung hochwertiger Inspektionssysteme von KEYENCE bietet mehrere entscheidende Vorteile für die Halbleiterfertigung:

• Ertragssteigerung: Effektive Wafer-Inspektion reduziert die Anzahl defekter Chips, die die Produktionslinie passieren, erheblich.
• Frühzeitige Fehlererkennung: Durch das frühzeitige Erkennen und Entfernen defekter Produkte werden Kosten für Nacharbeiten und Ausschuss deutlich reduziert, was die Kosteneffizienz erhöht.
• Defektklassifikation: Automatisierte Wafer-Inspektion kann Defekte nach Typ und Schweregrad klassifizieren, sodass Hersteller entscheiden können, ob ein Wafer verschrottet, nachgearbeitet oder in die nächste Produktionsstufe weitergeleitet wird.
• Hohe Genauigkeit: Mit immer kleineren Strukturen und komplexeren Schaltkreisen wird die hohe Präzision und Auflösung der Inspektionssysteme zunehmend wichtiger.