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Semiconductor Manufacturing Technology
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DUNE 100
Semiconductor Fab Solutions

ZEISS DUNE 100

Wafer-Formkontrolle für die moderne Halbleiterfertigung

Komplexe Schichten, thermische Zyklen und heterogene Materialien entlang des gesamten Halbleiterprozesses setzen Wafer immer höheren Spannungen aus. Die Folge ist eine zunehmende Wafer-Verformung. Mit den steigenden Anforderungen durch Advanced Packaging und 3D-Integration werden diese Deformationen noch kritischer, da sie Fokus, Overlay sowie Ausbeute und Zuverlässigkeit beeinflussen.
ZEISS DUNE 100 ermöglicht die aktive Wafer-Formkontrolle mit integrierter hochpräziser Metrologie. So können Halbleiterhersteller die globale Wafer-Verformung für jeden einzelnen Wafer an kritischen Prozessschritten messen und gezielt korrigieren. Mit vollflächiger Wafer-Topographie vom Front-End über das Back-End bis hin zum Advanced Packaging unterstützt DUNE® 100 dabei, Fokus und Overlay zu stabilisieren und sensible Prozessfenster abzusichern.

  • Korrektur der Wafer-Form bis an den Wafer-Rand
  • Optimierung der Wafer-Verformung für jeden einzelnen Wafer
  • Integrierte Metrologie für die Wafer-Topographie
Seiteninhalt
Farbkodierte 3D-Oberflächendarstellungen symmetrischer und Freiform-Optiken, die Unterschiede in der Geometrie optischer Oberflächen veranschaulichen.

Wafer-Verformung als limitierender Faktor

Spannungen, komplexe Schichten und enge Overlay-Toleranzen

Moderne Halbleiterprozesse bringen zahlreiche hochbelastete Schichten, tiefe Strukturen und komplexe Stapelarchitekturen mit sich, die den Wafer deutlich verformen können. Diese Verformung summiert sich über den gesamten Wafer-Lebenszyklus – vom unprozessierten Substrat über die Front-End-Bauelementbildung und Back-End-Interconnects bis zu Advanced Packaging-Schritten wie dem Wafer-zu-Wafer-Bonding.

Die globale Verformung eines Wafers kann sich in Wafer-Formen zweiter Ordnung wie Bowl, Umbrella oder Cylinder oder in Formen dritter Ordnung wie Saddle zeigen.

Starke Abweichungen der Wafer-Form können zu Überlagerungsfehlern, Problemen bei der Musterplatzierung sowie zu Herausforderungen in Lithographie- und Bonding-Prozessen führen. In schweren Fällen brechen Wafer oder liegen außerhalb der Spezifikation. Das reduziert die Ausbeute und erhöht die Kosten. Um Prozessfenster stabil zu halten und Bauelementkonzepte der nächsten Generation zu ermöglichen, brauchen Halbleiterhersteller eine robuste Lösung, die die Wafer-Form nicht nur überwacht, sondern aktiv korrigiert.

  • Circular color gradient heatmap showing a symmetric optical surface, with a blue center transitioning to red at the outer edge.
  • Circular color gradient map with a smooth diagonal shift from blue to green, illustrating an asymmetric optical surface.
  • Kreisförmige Heatmap mit radialem Farbverlauf zur Darstellung einer symmetrischen optischen Oberfläche, deren Farbe von einem blauen Zentrum zu roten Randbereichen übergeht.

    Vor der Wafer-Verzugskontrolle
  • Kreisförmige Farbverlaufsdarstellung mit einem sanften diagonalen Übergang von Blau zu Grün, die eine asymmetrische optische Oberfläche veranschaulicht.

    Nach der Wafer-Verzugskontrolle

Wafer-Formkontrolle mit integrierter Messtechnik

ZEISS DUNE 100 ist eine spezialisierte Lösung für die Wafer-Formkontrolle. Das System kombiniert ein Inline-Metrologiesystem zur Messung der Wafer-Verformung vor und nach der Bearbeitung.

Das System führt vor der Bearbeitung eine Topografiemessung durch und berechnet ein Korrekturmuster für den jeweiligen Wafer, das die bestehende Verformung gezielt kompensiert. Eine Messung nach dem Prozess verifiziert die resultierende Wafer-Form und liefert einen vollständigen Report für das Prozess-Tracking.

DUNE® 100 ist auf die vollständige Fabrikautomatisierung ausgelegt. Dazu gehören das automatisierte Wafer-Handling sowie die Kommunikation über standardisierte Automatisierungsprotokolle. Das System lässt sich direkt in bestehende Prozessabläufe integrieren und ermöglicht die Optimierung der Wafer-Form als festen Bestandteil des regulären Produktionsablaufs.

Nahaufnahme eines Siliziumwafers mit dicht angeordneten Mikrochips in einem regelmäßigen Gittermuster in schimmernden Blau- und Violetttönen.

Wafer-Formkorrektur

Kontrollierte Anpassung der Wafer-Form

Kern des ZEISS DUNE 100 ist eine Technologie zur Wafer-Formkontrolle, die die globale Wafer-Verformung verändert, ohne das Muster auf der Vorderseite zu beeinflussen.

DUNE® 100 kompensiert niederfrequente Anteile der Wafer-Verformung, etwa Bowl-, Umbrella- und Saddle-artige Verformungen. Der Prozess wirkt im Material des Wafers und ist darauf ausgelegt, die Oberflächenmerkmale der Rückseite sowie die Bauelementschichten zu erhalten.

Eine dedizierte Softwareumgebung verknüpft die Messtechnik für die Wafer-Topographie eng mit der Prozesssteuerung. Wafer-spezifische Formmessungen werden genutzt, um das erforderliche Korrekturmuster zu berechnen und den Korrekturschritt als integrierten Prozess auszuführen. So erfolgt die Wafer-Formkorrektur individuell für jeden Wafer, anstatt auf generische Rezepturen auf Chargenebene zurückzugreifen.

Anwendungsbereiche entlang des Wafer-Lebenszyklus

Wafer-Formkontrolle in den Bereichen Front-End, Back-End und Advanced Packaging

  • 3D-Speicher und Logik

    Nahaufnahme eines Siliziumwafers mit dicht angeordneten Mikrochips in einem sich wiederholenden Gittermuster, deren reflektierende, mehrfarbige Oberflächen sichtbar sind.

    Dreidimensionale Speicher- und Logikkonzepte, etwa 3D NAND, DRAM und Gate-all-around-Bauelemente, basieren auf komplexen Stapeln und tiefen Strukturen, die eine erhebliche globale Wafer-Verformung verursachen. DUNE® 100 adressiert diese Anwendungen durch die Kompensation niederfrequenter Verformungskomponenten wie Bowl-, Umbrella- und Saddle-artiger Verzüge. Dies unterstützt stabilere Bedingungen bei der Lithografie, beim Ätzen und bei nachfolgenden Prozessschritten und trägt dazu bei, die Bauelementleistung über den gesamten Wafer hinweg zu sichern.

  • Advanced Packaging und Wafer-Bonding

    Nahaufnahme eines Halbleiterchips mit komplexen Schaltungsmustern in leuchtenden Grün-, Blau- und Violetttönen.

    Im Advanced Packaging reagieren Wafer-zu-Wafer-Bonding-Verfahren für High-Bandwidth Memory, gestapelte System-on-Chip-Architekturen und andere 3D-IC-Konzepte äußerst empfindlich auf die Wafer-Form und Verformungen in der Ebene.

    DUNE® 100 kann eingesetzt werden, um die Wafer-Form vor dem Bonding zu optimieren und so die globalen Matching-Bedingungen zwischen Wafern zu verbessern. Durch die Korrektur auf Wafer-für-Wafer-Basis unterstützt das System engere Overlay-Budgets und homogenere Bonding-Grenzflächen.

  • Weitere Wafer- und Panel-Anwendungen

    Nahaufnahme eines Halbleiter-Sensorchips mit einer quadratischen, regenbogenfarben schimmernden Oberfläche, eingerahmt von elektrischen Kontaktpins.

    Über 3D-Speicher, Logik und Wafer-zu-Wafer-Bonding hinaus kann DUNE® 100 überall dort eingesetzt werden, wo globale Verformung und Spannungseffekte die Prozessrobustheit beeinträchtigen, beispielsweise bei Bildsensoren, Leistungsbauelementen und anderen zwei- und dreidimensionalen integrierten Schaltungen. Das zugrunde liegende Konzept der Wafer-Formkontrolle mit integrierter Wafer-Topographie-Messtechnik wird auch für Panel-Träger und für weitere Anwendungsfälle auf Chip-Ebene untersucht. Damit erweitert sich der Einsatzbereich über klassische Wafer-Formate hinaus.

Alles ist denkbar – vieles ist möglich

ZEISS ermöglicht es Halbleiterherstellern weltweit, stabile Prozesse über den gesamten Wafer-Lebenszyklus hinweg zu etablieren. Da die Bauelementarchitekturen immer komplexer und dreidimensionaler werden, gewinnt die Kontrolle der globalen Wafer-Form zunehmend an Bedeutung für die Overlay-Leistung, Bonding-Qualität und Ausbeute.

ZEISS DUNE 100 ist ein System zur Wafer-Formkontrolle, das Verformungskorrektur mit integrierter Messtechnik für die Wafer-Topographie kombiniert. Es ist darauf ausgelegt, die Wafer-Form individuell für jeden einzelnen Wafer zu optimieren und robuste Prozesse in Front-End, Back-End und Advanced Packaging zu unterstützen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich gerne an unsere Expertinnen und Experten.

Kontakt zu ZEISS SMT