Fraunhofer IPMS és DIVE innovatív mérőrendszerrel optimalizálják az félvezető folyamatokat

A DIVE és a Fraunhofer IPMS szakértői a tisztatérben a Fraunhofer IPMS-nél Dresdenben. © Fraunhofer IPMS / Szakértők a DIVE-tól és a Fraunhofer IPMS-től a tisztatérben a Fraunhofer IPMS-nél Dresdenben. © Fraunhofer IPMS

A DIVE képalkotó rendszerei lehetővé teszik a sérülésmentes szilíciumlapka-ellenőrzést. © DIVE imaging systems GmbH / Képalkotó rendszerek a DIVE-tól egy nem invazív szilíciumlapka-ellenőrzéshez. © DIVE imaging systems GmbH

A Fraunhofer Fotónikus Mikroszondák Intézete IPMS közösen a DIVE imaging systems GmbH-val alapvető lépést tett a forráskímélő félvezetőgyártás irányába. A DIVE által a Fraunhofer IPMS tisztatérben sikeresen telepített optikai mérőeszköz segítségével jelentősen csökkenthető a kontrollálási igény a wafer gyártás során. Az együttműködés utat nyit a fenntarthatóbb és hatékonyabb félvezetőgyártás felé.

A félvezetőgyártás során akár 1500 folyamatlépést hajtanak végre, többek között égetés, kiválasztás vagy litográfia. Ennek megfelelően magas a hibalehetőség, miközben a kész wafereknak szinte hibátlannak kell lenniük összetett szerkezetük miatt. Ezeknek a magas minőségi követelményeknek való megfelelés érdekében a folyamatlépések közel 50%-a kísérő metrológiai folyamatokra fordítódik, és havonta több ezer további ellenőrző wafert kell gyártani. Ez a megközelítés jelentős többlet munkát, valamint több pénzügyi és anyagi erőforrást, továbbá extra energiát és időt igényel.

A „NEST” (Új szűrőeszköz a hatékony félvezetőgyártáshoz) projekt pontosan ezzel a problémával foglalkozott: Egy környezeti potenciálanalízis keretében, amelyet a DIVE, a Fraunhofer IPMS és a Fraunhofer IZM végzett az elmúlt 1,5 év során, megállapították, hogy célzott inspekciós eszközökkel nemcsak legalább 25%-kal csökkenthető a kontroll waferek száma, hanem több mint 118 000 kilogramm CO2-kibocsátás is megtakarítható havonta a gyártás során. A DIVE innovatív spektroszkópiai és képalkotó technológiát alkalmaz, amely lehetővé teszi a mélyebb rétegekben lévő hibák azonosítását is. A számítások a 28 nm-es gyártási folyamat feltételeit és havi 25 000 wafer indítást vették alapul. A projekt a Német Mikroelektronikai Kutatófabrikának (FMD) „Green ICT Space” programja keretében valósult meg.

Az általános kibocsátáscsökkentés mellett az ilyen szűrőeszközök alkalmazásának további ökológiai előnyei közé tartozik a víz és a vegyszerek megtakarítása, amelyek a kontroll waferek gyártásához szükségesek. Emellett gazdasági előny is származik abból, hogy jelentős részben meg lehet takarítani a kiegészítő metrológiai lépéseket. Mivel csökken a kontroll waferek által foglalt eszközidő, javul az általános energiahatékonyság is. A folyamateltéréseket időben felismerhetjük, elkerülhetjük a hibás termékeket, és pozitívan befolyásolhatjuk a termelékenységi mutatókat.

Ipari szintű értékelés a Fraunhofer IPMS tisztatérben

A DIVE imaging systems GmbH innovatív inspekciós eszközöket fejleszt, amelyek az optikai spektroszkópia és a képalkotás előnyeit ötvözik. A DIVE VEpioneer® rendszer az első olyan rendszer a DIVE-tól, amely tisztatéri körülmények között működik. A rendszer 20 másodperc alatt rögzíti a felületi tulajdonságokat, szennyeződéseket és a gyártási specifikációk eltéréseit. Ez a gyors ellenőrzés és a mesterséges intelligencia algoritmusok alkalmazása révén a félvezetőgyártási folyamatlépések átfogóan ellenőrizhetők, és csökken a tesztelési igény. „A DIVE hyperspektrális képalkotó rendszerei lehetőséget kínálnak az egész waferek destrukciómentes vizsgálatára. A Fraunhofer IPMS támogatásával ez az innovatív technológia mostantól elérhető a szabványosított ipari tisztaterekben – és jelentős termelékenységnövekedést, valamint költségcsökkentést tesz lehetővé a félvezetőgyárak számára.” mondja Martin Landgraf, a Fraunhofer IPMS K+F menedzsere.

A sikeres projekt befejezése után a DIVE VEpioneer® rendszer a Fraunhofer IPMS Nanoelektronika Technológiai Központjában (CNT) marad, ahol további wafer méréseket és értékeléseket végez majd ügyfelek és partnerek számára. További közös projektekben a berendezést a jövőben automatizált waferkezeléssel és berendezéskapcsolással fejlesztik az automatikus adatátvitel érdekében. A DIVE imaging systems GmbH felvásárlásával a PVA TePla AG által további értékelési és fejlesztési lehetőségek nyílnak a startup számára, különösen a szakértelem és a tapasztalat révén, amelyet az anyag- és mérőtechnikai szakértők biztosítanak.