Die Halbleiterproduktion mit den hochkomplexen Strukturen ist sehr fehleranfällig, da bis zum fertigen Wafer bis 1’500 Prozessschritte notwendig sind. Fast die Hälfte davon entfällt auf Metrologieprozesse.
Zudem werden tausende von zusätzlichen Kontrollwafern benötigt. Das alles verursacht unnötige Kosten und erfordert materielle Ressourcen, Energie und Zeit. Das Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme IPMS etablierte gemeinsam mit der DIVE imaging systems GmbH einen fundamentalen Schritt zur ressourcensparenden Halbleiterfertigung.
Mit der Installation eines optischen Messgeräts von DIVE im Reinraum des Fraunhofer IPMS konnte der Kontrollaufwand während der Waferfertigung erheblich gesenkt werden. Pro Monat können bei der Produktion 25 % der Kontrollwafer und über 118 Tonnen CO2-Emissionen eingespart werden. DIVE nutzt dazu eine innovative Spektroskopie- und Bildgebungstechnologie, die es ermöglicht, auch Fehler in tieferliegenden Schichten zu identifizieren. Durch den Einsatz dieser Screeningtools können zudem Wasser und Chemikalien eingespart werden. Neben der positiven Energiebilanz werden Fehlproduktionen reduziert und die Produktivität gesteigert.
Arbeit im Reinraum
Das von DIVE imaging systems GmbH entwickelte Inspektionstool kombiniert die optische Spektroskopie mit der Bildgebung und arbeitet unter Reinraumbedingungen und Oberflächeneigenschaften, Verunreinigungen und Abweichungen von Produktionsspezifikationen werden innerhalb von 20 Sekunden erfasst. Die hyperspektralen Bildgebungssysteme von DIVE bieten eine neue Möglichkeit zur zerstörungsfreien Prüfung ganzer Wafer. «Mit der Unterstützung des Fraunhofer IPMS ist diese innovative Technologie nun für den Einsatz in standardisierten industriellen Reinräumen verfügbar – und ermöglicht damit erhebliche Produktivitätssteigerungen und Kostensenkungen für Halbleiterfabriken.» sagt Martin Landgraf, R&D Manager am Fraunhofer IPMS.
Nach dem Projektabschluss bleibt das IVE VEpioneer®-System am Center Nanoelectronic Technologie (CNT) des Fraunhofer IPMS und ermöglicht Wafermessungen und Evaluationen für Kunden und Partner. Die Anlage soll weiterentwickelt und automatisiert werden.
