Die Messung des Unsichtbaren – Messverfahren für Unebenheiten auf Halbleiterscheiben

1.4.2019

© Johannes Hempel / Stiftung Industrieforschung

Jochen Kortmann (l.), Kurator der Stiftung Industrieforschung, überreicht Dr.-Ing. Alexander Tobisch (r.) den ersten Preis der Stiftung Industrieforschung 2018.

Am Fraunhofer IISB in Erlangen hat Dr.-Ing. Alexander Tobisch ein optisches Messverfahren entwickelt, das kleinste Unebenheiten auf Halbleiterscheiben erkennt. Die Technologie ermöglicht eine einfache, robuste und umfassende Qualitätskontrolle in der Halbleiterindustrie und kann helfen, die Ausbeute bei der Herstellung von Mikrochips zu erhöhen.

Bisherige Verfahren zur Erfassung der Unebenheiten sind störanfällig z. B. gegenüber Erschütterungen sowie aufwändig, teuer und relativ schwer in die Fertigungsprozesse integrierbar. Die Herausforderung für die neue Methode bestand in der Realisierung einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Vermessung der spiegelnden Waferoberflächen.

Tobisch kombinierte dafür die Prinzipien der Makyoh-Methode und der Deflektometrie zu einem neuen Messverfahren. Im Unterschied zur herkömmlichen Deflektometrie kommt ein spezielles telezentrisches Abbildungssystem zum Einsatz, das insbesondere die gerichtete Projektion eines optischen Musters auf die zu untersuchende Oberfläche ermöglicht. So ergeben sich wesentliche Vorteile: Ein erheblich geringerer Kalibrieraufwand und geringere systematische Messabweichungen erlauben das Erreichen der hohen geforderten Messgenauigkeit. Auch große Wafer können mit einer einzigen Aufnahme vollflächig vermessen werden und eine Qualitätskontrolle ist bereits in einem frühen Stadium des Produktionsprozesses möglich.

Für seine Dissertation »Telezentrische Deflektometrie zur Nanotopographiemessung von Halbleiterscheiben« erhielt Alexander Tobisch den Wissenschaftspreis der Stiftung Industrieforschung.