Scanning InfraRed Depolarization

Die Spannungsmessung auf Wafer-Ebene ist eine etablierte Technologie zur optischen, zerstörungsfreien und kontaktlosen Charakterisierung von Spannungen in Halbleitermaterialien. Sie nutzt den photoelastischen Effekt, um Spannungen sichtbar zu machen und ermöglicht so eine präzise Überwachung der einzelnen Prozessschritte in der Halbleiterfertigung.

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Scherspannung in Wafern erkennt kleinste Defekte

Mit fortschreitender Miniaturisierung und steigenden Prozesskosten wird die frühzeitige Detektion von Defekten immer wichtiger. Wafer-Substrate und Epitaxieschichten können kritische Defekte aufweisen, die die spätere Bauteilleistung beeinträchtigen oder während nachfolgender Prozessschritte sogar zum Bruch des Wafers führen können. Unsere Technologien ermöglichen eine kontaktlose und zerstörungsfreie Messung der Scherspannung. Da jeder Defekt mit einem charakteristischen Spannungsfeld verbunden ist, stellt die Scherspannungsmessung mit unserem System eine zuverlässige Methode zur frühzeitigen Detektion und Charakterisierung von Defekten dar. Unsere Kunden vertrauen auf unsere Lösungen zur Überwachung von Prozessschritten in modernen, vollautomatisierten Fertigungsumgebungen.

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Wissenschaftlerin mit Schutzbrille beobachtet einen Spannungsmessungsprozess in einer Reinraumumgebung.

Industrien im Fokus

Halbleiter

Das SIRD‑System bietet eine schnelle, berührungslose und zerstörungsfreie Analyse von Spannungen und Defekten in Halbleiterwafern. Mithilfe des photoelastischen Effekts identifiziert es globale Spannungsfelder sowie kritische Defekte wie Versetzungen und Risse. Es unterstützt Silizium, Siliziumkarbid, Galliumnitrid, Galliumarsenid, Indiumphosphid, Aluminiumnitrid und weitere Verbindungshalbleitermaterialien.

SIRD liefert entscheidende Erkenntnisse zur Optimierung des Kristallwachstums und für eine zuverlässige Qualitätskontrolle und gewährleistet dadurch eine konstant hohe Waferleistung.

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Warum werden Spannungen gemessen?

Residualspannungen stellen gewissermaßen einen „Fingerabdruck“ dar, der Rückschlüsse auf den Wafer und die durchlaufenen Prozessschritte ermöglicht. Die Überwachung von Spannungen ist unerlässlich, um Defekte anhand ihrer charakteristischen Spannungsfelder auf Halbleitersubstraten, Epitaxieschichten und Bauteilstrukturen zu identifizieren. Diese Möglichkeit bietet die SIRD-Technologie (Scanning InfraRed Depolarization) von PVA TePla.

Die Funktion

SIRD nutzt den Photoelastizitätseffekt zur quantitativen Spannungsmessung. Der photoelastische Effekt bewirkt eine Änderung der Polarisation des Messlasers, die proportional zur im Material vorhandenen Spannung ist. Durch die Messung dieser Polarisationsänderung kann die Spannung in verschiedenen Materialien präzise bestimmt werden.

Leistungsumfang

Intelligente Softwarelösungen ermöglichen es dem SIRD-System, die aufgenommenen Karten automatisch zu verarbeiten, Defekte zu erkennen, zu klassifizieren und nach ihrem Schweregrad zu sortieren. Vollständig anpassbare Funktionen bieten maximale Flexibilität bei der Erstellung von Rezepten zur Interpretation der Messergebnisse sowie zur Berichterstellung in Form von Ausgabedokumenten und numerischen Daten.

Mit über 25 Jahren Erfahrung in der Automatisierung von Halbleiterfertigungen bietet SIRD eine vollständig bedienerlose, 24/7-Überwachung der Produktion – inklusive standardisierter SECS/GEM-Schnittstellen gemäß SEMI 300.

Durch den Einsatz unserer Technologien können Sie Ihren Produktionsprozess lückenlos überwachen und Abweichungen frühzeitig in der Prozesskette erkennen, bevor daraus kostenintensive Probleme entstehen.

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Innenansicht eines PVA TePla SIRD-Systems mit einem auf einem Drehtisch montierten Wafer, Präzisionsinspektionssensoren und Robotikkomponenten in der Edelstahlkammer.

Die Systeme im Überblick

SIRD

SIRD Stressmessung

SIRD (Scanning InfraRed Depolarization) System ist ein so genanntes Transmissions-Dunkelfeld-Polariskop. Bei seiner Nutzung durchstrahlt ein fest positionierter, linear polarisierter Laserstrahl den zu untersuchenden Wafer. Ist dessen Kristallstruktur perfekt und spannungsfrei, ändert sich die Polarisation des Laserstrahls nicht. Liegen aber Scherspannungen oder Defekte im Kristall vor, erfährt der Laserstrahl eine Depolarisation, die durch spannungsinduzierte Doppelbrechung verursacht wird. Unter Verwendung materialspezifischer Koeffizienten wird die Scherspannung aus dieser Depolarisation berechnet.

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SIRD SiC 200

Scanning InfraRed Depolarization – Optimiert für Siliziumkarbid

SIRD SiC 200 ist eine modifizierte Version der bewährten SIRD-Technologie, die speziell für die Messung von Siliziumkarbid-Substraten und -Epitaxieschichten optimiert wurde. Siliziumkarbid gewinnt aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften für Leistungsanwendungen zunehmend an Bedeutung. Die hohen Materialkosten erfordern eine präzise Überwachung sämtlicher Prozessschritte – von der Kristallzucht über die Epitaxie bis hin zur Strukturierung. Mit dem SIRD SiC 200 ist eine quantitative Erfassung des inneren Spannungszustands möglich, wodurch mechanische Spannungen und Defekte zuverlässig identifiziert werden können.

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