Angestellter in einem sterilen Raum hält Scheiben in seiner Hand
OEM-Anwendungen

Halbleiter

  • Kritische Abmessungen
  • Dünnschichtmesstechnik / Ellipsometrie
  • Plasmaüberwachung & Endpunkterkennung
  • Kontrolle von Nassprozessen

Kritische Dimensionen an ihre Grenzen bringen

Critical Dimension & Overlay

Die kontinuierliche Verkleinerung der kritischen Abmessung (Critical Dimension, CD) in Halbleiterbauelementen und die rasante Entwicklung hin zu komplexeren 3D-Strukturen bringen Lithografie- und Ätzwerkzeuge immer weiter an ihre Grenzen. Um eine hohe Ausbeute zu gewährleisten, ist eine strenge Kontrolle des Strukturierungsprozesses in der Front-End-Fertigung erforderlich. Dies erfordert optische Messinstrumente für CD-Variationen und Fehler bei der Musterplatzierung (Überlagerung), die über die Auflösungsgrenze der klassischen optischen Messtechnik hinausgehen.

Herausforderungen in der Dünnschicht- und Schichtstapelmesstechnik

Dünnschichtmesstechnik / Ellipsometrie

Da die Halbleiterindustrie weiterhin dem Mooreschen Gesetz folgt, ist die Dicke dünner Schichten eine der sich am schnellsten ändernden Größen. Die Verringerung der Schichtdicke, die bis in den Sub-Nanometer-Bereich reicht, stellt eine Herausforderung für die derzeitige Fertigungsmetrologie dar.

Atomare Präzision erreichen

Plasmaüberwachung & Endpunkterkennung

Plasmaätzung und -abscheidung sind weit verbreitete Techniken in der Halbleiterfertigung. Da die Strukturen immer kleiner und komplexer werden, wird die Notwendigkeit einer präzisen und schnellen In-situ-Prozessüberwachung immer wichtiger. Eine Echtzeitkontrolle der Plasmaprozessparameter ist erforderlich, insbesondere für die Endpunkterkennung von Ätzschritten, die Plasmasteuerung und die Kammerreinigung.

Überwachung der Bedingungen in chemischen Bädern mit mehreren Komponenten

Kontrolle von Nassprozessen

Der Erfolg von Nassreinigungs- und Ätzprozessen in der Halbleiterfertigung wird hauptsächlich durch die Kosten der Chemikalien, die Zykluszeiten und die Wafer-Ausbeute bestimmt. Bei Nassprozessen ist die Aufrechterhaltung optimaler chemischer Badbedingungen entscheidend. Zu den Herausforderungen gehören die Verwendung von Mehrkomponenten-Reinigern, Konzentrationsschwankungen aufgrund von Prozessbelastungen, Lösungsmittelverschleppung oder das Nachfüllen von Tanks.  All dies erfordert eine präzise Inline-Messtechnik zur Überwachung der Prozessparameter.

Unsere Lösungen

FinFET-Transistoren für 14-nm-, 10-nm-, 7-nm- und 5-nm-Technologieknoten des Chipherstellungsprozesses. 3D-Modelle vergleichen Größe und Fläche. Abbildung für das Mooresche Gesetz und der Plan für Halbleitertransistoren.

Kritische Abmessungen & Überdeckungsgenauigkeit

Die  optische Scatterometrie oder Optical Critical Dimension (OCD) ist eine gängige Inline-Messtechnik zur Prozesssteuerung in der Halbleiterproduktion. Neben bildgebenden Verfahren wie CD-SEM hat sich OCD zu einer schnellen, präzisen und zerstörungsfreien Messtechnik entwickelt. Sie gibt Auskunft über kritische Abmessung, Höhe oder Seitenwandwinkel der beobachteten Musterstrukturen. Die relevanten Profilformparameter werden bestimmt, indem ein kleiner Bereich auf der Scheibe unter einem bestimmten Winkel beleuchtet und das Streulicht über ein Spektrometer im UV-NIR-Spektralbereich beobachtet wird. Zur Bestimmung von Musterprofilinformationen werden modellbasierte Techniken des maschinellen Lernens auf Wafer-Trainingsspektren als Referenz angewandt.  ZEISS liefert OEM-High-Performance-Spektrometer wie das  MCS-CCD  (190 - 980 nm) oder kundenspezifische Konfigurationen für CD- und Overlay-OCD-Messtechnik.
Hochwertige
  optische  Plangitter ermöglichen Ihnen die Messung von Spitzenparametern in Ihrer Messtechnik und sind auf spezifische Kundenanforderungen ausgelegt, wie z. B. geringste Streulichtwerte, hohe Effizienz und niedrigste Wellenfrontaberration.

Ellipsometer-Werkzeug in einem Labor. Violett gefärbte Siliziumscheibe misst Schichtdicke am Ellipsometer

Dünnschichtmesstechnik / Ellipsometrie

Bei Halbleiter-Frontend-Herstellungsprozessen wie Ätzen, Abscheiden oder Reinigen muss die Dicke dünner Filme und komplexer Schichtstapel gemessen werden. Spektroskopische Ellipsometrie (SE) und Spektralreflektometrie (SR) ermöglichen die berührungslose Inline-Messung optischer Dicken im Bereich von einigen nm bis zu mehreren zehn Mikrometern. SE basiert auf der Änderung des Polarisationszustands von Licht, das schräg von einer Dünnschicht reflektiert wird. Es verwendet einen modellbasierten Ansatz zur Bestimmung der Filmdicke, Oberflächen- und Grenzflächenrauheit sowie verschiedener optischer/materieller Eigenschaften. Neben SE ist die Spektralreflektometrie (SR) mit normalem Einfall eine etablierte Inspektionsmethode zur schnellen Charakterisierung von Dünnschichtdicken.  ZEISS bietet hier die in hoher Stückzahl fertigbare  MCS  Serie  (190 - 980 nm) und CGS Serie  (190 - 1100 nm) an. Die Spektrometer überzeugen durch ein unübertroffenes SNR, hohe UV-Empfindlichkeit und minimales Streulicht.
Bei der kundenspezifischen Entwicklung  und Herstellung spezifischer Spektrometer unterstützten wir Sie mit zahlreichen  
Plangittern  und Mono- & Polychromatorgittern.  Optische Gitter von ZEISS bieten aufgrund des geringsten Streulichts einen hohen Dynamikbereich in den Spektrometern.

MCS Spektrometer-Modul neben der Plasmakammer im Reinraum

Plasmaüberwachung & Endpunkterkennung

Die Herstellung von Halbleiterbauelementen ist stark von Plasma-Ätzprozessen abhängig. Wenn Muster auf einen Wafer geätzt werden, ist die Inline-Kontrolle des Ätzfortschritts von entscheidender Bedeutung, um Über- und Unterätzungen zu vermeiden und optimierte Prozessparameter, hohen Ertrag und Produktivität sicherzustellen. Optische Messtechniken,  wie Optische Emissionsspektroskopie (OES), Spektralreflektometrie (SR) und Laserinterferometrie werden für die Endpunktkontrolle von Plasma-Ätzprozessen eingesetzt. ZEISS MCS CCD (190 - 1015 nm) und die  CGS Serie (190 - 1100 nm) sind ideal  für die Echtzeitüberwachung der Konzentrationen von Plasmareaktanten in OES-Ätzprozessen. MCS-CCD zeichnet sich durch hohe Auflösung, breite spektrale Abdeckung, gute Wellenlängengenauigkeit und schnelle Auslesung aus. Für die Spektralreflektometrie bieten die Spektrometer der MCS-Serie und der CGS-Serie den erforderlichen hohen Dynamikbereich und ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis. ZEISS bietet Plangitter  an, die in Ein- oder Mehrkanalspektrometern von VUV bis NIR für kundenspezifische Spektrometerentwicklungen zur Plasmaüberwachung und Endpunktdetektion eingesetzt werden. Plangitter mit einem breiten Bereich von Liniendichten zwischen 30   l/mm und 3600   l/mm bieten aufgrund der geringsten Streulichtpegel eine gut angepasste Auflösung und Signal-Rausch-Verhältnisse.

Nahaufnahme einer modernen GPU-Karte mit Schaltkreis

Kontrolle von Nassprozessen

Die Überwachung beheizter chemischer Bäder in Halbleiter-Nassprozessen erfordert eine strenge Kontrolle der chemischen Gemische. Während der Produktion müssen im Bad konstante Bedingungen eingehalten werden, um eine gleichmäßige Prozessstabilität zu gewährleisten. Verglichen mit herkömmlichen Leitfähigkeitsanalysatoren erlauben fasergekoppelte NIR-Spektrometer eine kontaktlose Analyse komplexer Mischungen, wodurch kostspielige Ausbeuteverluste aufgrund von nicht ideal eingestellten chemischen Bädern vermieden werden. ZEISS PGS NIR (960 - 2500 nm) bietet eine breite Auswahl an NIR Analysatoren zur Echtzeit-Mehrpunkt-Konzentrationsüberwachung von Chemikalien wie SC1, SC2, SPM, BOE oder DHF.  PGS NIR-Spektrometer zeichnen sich durch eine kleine Bauform, ein robustes athermisches Design, ein hohes SNR-Verhältnis und eine schnelle Datenauslesung aus.

Kontakt & Service

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