Fraunhofer IPMS y DIVE optimizan procesos de semiconductores con un sistema de medición innovador

Los expertos de DIVE y del Fraunhofer IPMS en la sala limpia en Dresde. © Fraunhofer IPMS / Expertos de DIVE y Fraunhofer IPMS en la sala limpia del Fraunhofer IPMS en Dresde. © Fraunhofer IPMS

Sistemas de imagen de DIVE que permiten un control de obleas sin destrucción. © DIVE imaging systems GmbH / Sistemas de imagen de DIVE para un control de obleas no invasivo. © DIVE imaging systems GmbH

El Instituto Fraunhofer para Microsistemas Fotónicos IPMS ha establecido junto con DIVE imaging systems GmbH un paso fundamental hacia una fabricación de semiconductores más eficiente en recursos. Con la exitosa instalación de un dispositivo de medición óptica de DIVE en la sala limpia del Fraunhofer IPMS, se pudo reducir considerablemente el esfuerzo de control durante la fabricación de obleas. La colaboración allana el camino hacia una producción de semiconductores más sostenible y eficiente.

Durante la producción de semiconductores, se realizan hasta 1500 pasos de proceso, incluyendo grabado, deposición o litografía. En consecuencia, existe un alto potencial de errores, aunque las obleas terminadas deben ser casi libres de defectos debido a sus estructuras altamente complejas. Para garantizar estos altos estándares de calidad, casi el 50% de los pasos del proceso a veces corresponden a procesos metrológicos complementarios y, cada mes, se necesitan varias miles de obleas de control adicionales. Este procedimiento requiere un esfuerzo adicional significativo, así como más recursos financieros y materiales, además de energía y tiempo adicionales.

El proyecto »NEST« (Nueva herramienta de cribado para una fabricación de semiconductores eficiente) se ha dedicado precisamente a este problema: dentro de un análisis de potencial ambiental, realizado durante los últimos 1,5 años por DIVE, el Fraunhofer IPMS y el Fraunhofer IZM, se pudo determinar que con herramientas de inspección específicas no solo se pueden ahorrar al menos el 25% de las obleas de control, sino también más de 118.000 kilogramos de emisiones de CO2 por mes en la producción. DIVE utiliza una tecnología innovadora de espectroscopía e imagen que permite identificar errores en capas profundas. Los cálculos se basaron en las condiciones de un proceso de fabricación de 28 nm y 25.000 arranques de obleas por mes. El proyecto fue financiado en el marco del »Green ICT Space« de la fábrica de investigación de microelectrónica de Alemania (FMD).

Además de la reducción general de emisiones, el uso de estas herramientas de cribado ofrece otras ventajas ecológicas, como el ahorro de agua y productos químicos utilizados en la producción de obleas de control. También surge una ventaja económica al poder ahorrar una gran parte de los pasos adicionales de metrología. Debido a la menor ocupación de herramientas, que normalmente se requiere para las obleas de control, también mejora el balance energético general. Las desviaciones del proceso pueden detectarse tempranamente, se evitan productos defectuosos y la tasa de obleas productivas se ve positivamente afectada.

Evaluación cercana a la industria en la sala limpia del Fraunhofer IPMS

La DIVE imaging systems GmbH desarrolla herramientas innovadoras de inspección que combinan las ventajas de la espectroscopía óptica con la imagen. El sistema DIVE VEpioneer® es el primer sistema de DIVE que funciona en condiciones de sala limpia. El sistema captura propiedades superficiales, contaminantes y desviaciones de las especificaciones de producción en 20 segundos. Gracias a esta inspección rápida y al uso adicional de algoritmos de IA, los pasos del proceso en la fabricación de semiconductores se pueden controlar de manera integral y se reduce el esfuerzo de pruebas. »Los sistemas de imagen hiperespectrales de DIVE ofrecen una nueva posibilidad para la inspección sin destrucción de obleas completas. Con el apoyo del Fraunhofer IPMS, esta tecnología innovadora ya está disponible para su uso en salas limpias industriales estandarizadas, permitiendo así aumentos significativos en la productividad y reducciones de costos para las fábricas de semiconductores«, dice Martin Landgraf, gerente de I+D en el Fraunhofer IPMS.

Tras la exitosa finalización del proyecto, el sistema DIVE VEpioneer® permanecerá en el Centro de Tecnologías Nanoelectrónicas (CNT) del Fraunhofer IPMS, donde realizará más mediciones y evaluaciones de obleas para clientes y socios. En futuros proyectos conjuntos, la instalación también se desarrollará con una automatización del manejo de obleas y una integración de equipos para la transferencia automática de datos. Con la adquisición de DIVE imaging systems GmbH por parte de PVA TePla AG, se abren nuevas oportunidades de evaluación y desarrollo para la startup, especialmente gracias a la experiencia y conocimientos del especialista en materiales y tecnología de medición.