Plně automatizovaná analýza vibrací MEMS v čistém prostoru: Polytec Micro System Analyzer nyní s certifikací ISO-3 a skriptovou automatizací

(Autorská práva: Polytec GmbH)

Systémy analýzy mikro systémů (MSA-600, MSA-650 IRIS, MSA-100-3D) společnost Polytec již léta zaměřují na bezkontaktní charakterizaci dynamiky a topografie MEMS – od jednotlivých čipů po wafer na zkušebních stanicích. Aktuální rozšíření kombinuje tuto optickou měřicí techniku s certifikovanou čistou místností a novými automatizačními funkcemi, které umožňují plně automatické zpracování kompletních map waferů v externě řízených laboratořích a výrobních procesech.

Technické novinky pro širší spektrum použití

– Konfigurace certifikovaná pro čisté místnosti: systémy MSA Micro System Analyzer jsou dostupné v provedení certifikovaném podle třídy ISO 3, a jsou tak vhodné pro náročné front-endové procesy.
– Automatizované měření map waferů: cílem je plně automatické měření a vyhodnocení všech zařízení na waferu, včetně rezonančních frekvencí, kvality a tvaru módů pro každý prvek.
– Skriptové a receptové řízení: v softwaru Polytec PSV lze definovat recepty pro automatizované měřicí postupy na úrovni jednotlivých čipů, které lze pomocí skriptů a externího řízení rozšířit na celé mapy waferů.
– Integrace do výrobních toků: síťově založené vzdálené ovládání umožňuje začlenění do výrobních toků řízených výrobními linkami, například přes PLC/SPS.
– Čas nastavení včetně zarovnání waferu a konfigurace skriptů je typicky pouze kolem 20 minut pro nové zařízení nebo wafer.
– Automatické zarovnání mřížky pomocí obrazové analýzy a automatický zaostřovací systém zajišťují přesně reprodukovatelné měřicí podmínky a přesné výsledky měření pro každý čip i všechny wafery.

Kontext použití: testování waferů na úrovni MEMS

Existující přístup k charakterizaci dynamiky MEMS prvků na waferu využívá mikroskopický skenovací laserový Doppler vibrometrický systém na (polo-)automatické zkušební stanici, který bezkontaktně zachycuje rezonance, tvary módů a variace procesu. Automatizovaný sled kroků od hrubého umístění, zaostření, rozpoznání kontur, frekvenčního sweepu a skenování tvaru módů lze nyní s novými automatizačními funkcemi MSA plně skriptově a receptově řídit jako kompletní měřicí cyklus pro každou pozici na mapě waferu.

Příklad automatizovaného pracovního postupu

– Předání mapy waferu (souřadnice/zařízení) z výrobní databáze.
– Automatické nastavení XYZ na další čip, automatické zaostření a zarovnání mřížky pomocí obrazové analýzy.
– Rychlé měření na jednom bodě pro hledání rezonance, následně jemný frekvenční sweep a volitelný plošný sken tvaru módů.
– Zpětná vazba měřených dat pro klasifikaci dobré/špatné na systém MES/PLC ve výrobě a statistické vyhodnocení na celém waferu.

Vyšší produktivita při vývoji a výrobě MEMS

– Vyšší průchodnost: plně automatizované měřicí sekvence zkracují cyklus na čip na několik sekund a umožňují 100% testování v sériové výrobě.
– Včasné vyloučení vadných zařízení: testy na úrovni waferu před oddělením odstraňují vadné struktury již v rané fázi, čímž snižují náklady na kus a odpad.
– Lepší kontrola modelů a procesů: hustší datové sady rezonancí a tvarů módů zlepšují korelaci s FEM modely a sledování odchylek procesu (s použitím speciálních testovacích struktur).
– Bezpečná integrace do čistého prostředí: certifikované provedení systémů MSA podle ISO 3 usnadňuje kvalifikaci v regulovaných výrobních prostředích a snižuje náklady na validaci.

O systému Micro System Analyzer

Polytec Micro System Analyzer jsou optické měřicí platformy pro statickou a dynamickou 3D charakterizaci MEMS a mikrostruktur – od laboratorního zařízení po integrované měření na waferu na zkušebních stanicích. Kombinují laserovou Dopplerovu vibrometrii s vysokorozlišovací mikroskopickou optikou a podporují frekvence od DC až do MHz nebo GHz rozsahu, včetně in-plane a out-of-plane vibrací a IR průchozích měření u zapouzdřených struktur.