Mit Hilfe eines SIRD Gerät der PVA Metrology & Plasma Solutions lassen sich Pinmarks (Abdrücke der Waferauflage) aufgrund der sie begleitenden charakteristischen Stressfelder erkennen.Pinmarks können während der Wärmebehandlung von Wafern entstehen, mit negativen Auswirkung auf den zu erzielenden Yield. Die automatische Detektion und Quantifizierung von Pinmarks ist daher eine der wichtigsten Aufgaben für die Qualitätsüberwachung von wärmebehandelten Wafern.
Abb.1: Farbliche Darstellung des SIRD Differential Depolarisationsbildes eines 300mm Epi-Wafers Abbildung 1 zeigt die SIRD Messergebnisse für einen bei hohen Temperaturen in einer RTP (rapid thermal processing) Kammer prozessierten Wafer. Die Auflage-Pins für den Wafer in der Prozesskammer hinterlassen einen für sie typischen Fingerabdruck (auch Pínmark genannt, rote Markierung). Das Scherstress-Feld eines solchen Pinmarks (vergrößert im Zoom) erinnert an einen Schmetterling oder Blume.
Typischereweise entwickeln sich Pinmarks während der Produktion in unterschiedlichen Stufen weiter. In der Anfangsphase verursachen die Auflagepins während der Hochtemperaturbehandlung (HT) leichte Eindrücke im Wafer. Zu diesem Zeitpunkt werden symmetrische Flügel für die Stressfelder beobachtet.
Nach mehreren weiteren HT Prozess-Schritten entwickelt sich das Stressfeld weiter und wird immer mehr strukturiert. Es lässt sich eine kontinuierliche Degradation der Stressausformung und Symmetrie dabei beobachten (Abb. 2).
Abbildung 2 zeigt einen Defekt nach verschiedenen Prozess-Schritten. Zu Beginn sind die Strukturen symmetrisch ausgeprägt, in einer mittleren Phase bilden sich interne Strukturen aus, die in einer späteren Prozess-Phase hin zu Versetzungen im Kristall führen können.
Die PVA MPS hat für die automatische Detektion und Quantifizierung von Pinmarks ein spezielle Bildverarbeitungs-Software entwickelt – die „SIRD Vision“. Diese Software arbeitet mit den realen Messdaten. Bei der Analyse werden in einem ersten Schritt Pinmarks und Pinmark-bezogen Defekte gesucht, markiert und benannt.
Abbildung 3 zeigt beispielhaft die mit Hilfe von SIRD Vision erkannten und benannten Defektstrukturen. SIRD Vision arbeitet ähnlich einer Gesichtserkennung, wie sie in modernen Smartphones zum Einsatz kommt.
Nah der Erfolgreichen Detektion werden die gefunden Strukturen durch die Software SIRD Vision analysiert. Die Eigenschaftscharakterisierung erfolgt auf der Basis der originalen Messdaten.
Abb. 3: Pinmark Charakterisierung
Abbildung 3 zeigt den Charakterisierungsprozess für die Quantifizierung von Pinmarks. Dafür werden unterschiedliche und speziell auf diese Problematik hin angepasste mathematische Funktionen verwendet, die die Eigenschaften in Richtung und Position hin auswerten (durch die roten Linien angedeutet) .
Die Pinmark Charakterisierung werden in einem Excel ausgegeben. Die wichtigsten Werte der Defektcharakterisierung sind:
- Pinmark Klassen (Anzahl kohärenter Flügel)
- Komplexität (Abweichung von der Symmetrie)
- Dämpfungsfaktor (über welchen Raumbereich nimmt der Defekt ab)
- Stärke (direkte Kraft)
Die Analyseergebnisse für das angegebene Beispiel wären:
| Klasse | Komplexität | Dämpfung | Stärke [Pa] |
| 2 | 4,3 | 1,7 | 19,73k |
Tab.: 1: Pinmark Quantifizierung Ergebnisse
Tabelle 1 zeigt die wichtigsten Charakterisierungsgrößen des obigen Beispiels
Die Kombination aus Messung, Bildverarbeitung und Defektanalyse machen das SIRD zu einem äußerst leistungsfähigen Arbeitsgerät für die Charakterisierung von Defekten und den damit einhergehenden Stresszuständen.
Es ermöglicht in leichter Weise Prozesse und Prozessreaktoren zu charakterisieren und zu überwachen und damit essentiell wichtige Information zur Wafer- Ausbeute zu liefern.
Das SIRD und die SIRD Vision Software setzen auf führende Spitzentechnologie, damit Sie weniger „Stress“ in Ihrer Waferproduktion haben.
Autoren: Dr. M. Wagner, G. Kupka ; PVA TePla MPS laser division