Fraunhofer IPMS e DIVE ottimizzano i processi dei semiconduttori con un sistema di misurazione innovativo

Gli esperti di DIVE e del Fraunhofer IPMS nella camera bianca a Dresda. © Fraunhofer IPMS / Experts from DIVE and Fraunhofer IPMS in the cleanroom at Fraunhofer IPMS in Dresden. © Fraunhofer IPMS

Sistemi di imaging di DIVE consentono un controllo del wafer senza distruzione. © DIVE imaging systems GmbH / Sistemi di imaging di DIVE per un controllo del wafer non invasivo. © DIVE imaging systems GmbH

Il Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme IPMS ha stabilito, insieme alla DIVE imaging systems GmbH, un passo fondamentale verso una produzione di semiconduttori più sostenibile. Con l'installazione con successo di uno strumento di misurazione ottica di DIVE nel cleanroom del Fraunhofer IPMS, è stato possibile ridurre significativamente il lavoro di controllo durante la produzione dei wafer. La collaborazione apre la strada a una produzione di semiconduttori più sostenibile ed efficiente.

Durante la produzione di semiconduttori vengono eseguiti fino a 1500 processi, tra cui incisione, deposizione o litografia. Di conseguenza, esiste un alto potenziale di errore, e i wafer finiti, a causa delle loro strutture altamente complesse, devono essere quasi perfetti. Per garantire questi elevati standard di qualità, quasi il 50% dei processi può essere costituito da metrologia di accompagnamento e spesso sono necessari migliaia di wafer di controllo aggiuntivi ogni mese. Questa procedura richiede quindi uno sforzo considerevole e comporta un aumento delle risorse finanziarie e materiali, oltre a energia e tempo supplementari.

Il progetto »NEST« (Nuovo strumento di screening per una produzione di semiconduttori efficiente) si è concentrato proprio su questa problematica: all’interno di un’analisi del potenziale ambientale, condotta da DIVE, dal Fraunhofer IPMS e dal Fraunhofer IZM negli ultimi 1,5 anni, è stato possibile determinare che con strumenti di ispezione mirati si può risparmiare almeno il 25% dei wafer di controllo, oltre a più di 118.000 chilogrammi di emissioni di CO2 al mese durante la produzione. DIVE utilizza una tecnologia innovativa di spettroscopia e imaging che consente di identificare anche errori in strati profondi. I calcoli si basano su un processo di produzione a 28 nm e 25.000 avvii di wafer al mese. Il progetto è stato finanziato nell’ambito del »Green ICT Space« della Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD).

Oltre alla riduzione generale delle emissioni, l’uso di tali strumenti di screening offre ulteriori vantaggi ecologici, come il risparmio di acqua e sostanze chimiche utilizzate nella produzione di wafer di controllo. Inoltre, si ottiene un vantaggio economico grazie alla riduzione di molti passaggi metrologici aggiuntivi. La diminuzione dell’occupazione degli strumenti, che altrimenti sarebbe occupata dai wafer di controllo, migliora anche il bilancio energetico complessivo. Le deviazioni di processo possono essere rilevate precocemente, si evitano produzioni difettose e si influenza positivamente il rendimento dei wafer di produzione.

Valutazione vicina all’industria nel cleanroom del Fraunhofer IPMS

La DIVE imaging systems GmbH sviluppa strumenti di ispezione innovativi che combinano i vantaggi della spettroscopia ottica con l’imaging. Il sistema DIVE VEpioneer® è il primo di DIVE a operare in condizioni di cleanroom. Il sistema rileva caratteristiche superficiali, contaminazioni e deviazioni dalle specifiche di produzione in 20 secondi. Grazie a questa rapida verifica e all’uso di algoritmi di intelligenza artificiale, i passaggi di processo nella produzione di semiconduttori sono controllabili in modo completo e il lavoro di test viene ridotto. »I sistemi di imaging iperspettrale di DIVE offrono una nuova possibilità di ispezione non distruttiva di interi wafer. Con il supporto del Fraunhofer IPMS, questa tecnologia innovativa è ora disponibile per l’uso in ambienti industriali standardizzati – e consente significativi aumenti di produttività e riduzioni dei costi per le fabbriche di semiconduttori«, afferma Martin Landgraf, R&D Manager del Fraunhofer IPMS.

Anche dopo il completamento con successo del progetto, il sistema DIVE VEpioneer® rimarrà presso il Center Nanoelectronic Technologies (CNT) del Fraunhofer IPMS, dove continuerà a eseguire ulteriori misurazioni e valutazioni dei wafer per clienti e partner. In progetti futuri, l’impianto sarà ulteriormente sviluppato con automazione della manipolazione dei wafer e integrazione di apparecchiature per il trasferimento automatico dei dati. Con l’acquisizione di DIVE imaging systems GmbH da parte di PVA TePla AG, si aprono ulteriori possibilità di valutazione e sviluppo per la start-up, grazie anche all’expertise e all’esperienza del specialista in materiali e tecnologie di misurazione.