Integration der Wellenfront-Phasenbildgebung in die Halbleitermetrologie

Eine neue technische Zusammenarbeit ermöglicht die Integration einer automatisierten Metrologie auf Basis der Wellenfront-Phasenbildgebung in eine industrielle Halbleiter-Reinraumumgebung. Das System nutzt automatisierte räumliche Messungen zur Analyse von prozessbedingten Signaturen auf Wafer-Ebene, der Nanotopographie sowie von Parametern für Advanced Packaging, ohne die Anforderungen an den Durchsatz zu beeinträchtigen.

Technische Herausforderungen und Hintergrund der Zusammenarbeit
Die Herstellung von Halbleiterbauelementen der nächsten Generation erfordert eine hochpräzise Prozesskontrolle, um Topographieabweichungen im Subnanometerbereich über 300-mm-Wafer hinweg zu beherrschen. Mit der fortschreitenden Miniaturisierung von Strukturen stoßen herkömmliche optische Metrologiesysteme hinsichtlich Messgeschwindigkeit und räumlicher Auflösung an ihre Grenzen. Diese Eigenschaften sind jedoch entscheidend, um kleinste Oberflächenverformungen zuverlässig zu erkennen.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, bündeln Wooptix und CEA-Leti ihre Kompetenzen in den Bereichen Wellenfront-Phasenbildgebung und fortschrittliche Halbleiterforschung. Die Zusammenarbeit dient der Validierung automatisierter Metrologieplattformen unter anspruchsvollen Prozessentwicklungsbedingungen innerhalb einer vollständig kontrollierten Forschungs- und Entwicklungsumgebung mit hohem Durchsatz.

Systemarchitektur und operative Aufgaben
Der Einsatz konzentriert sich auf eine automatisierte Metrologieplattform, die für Halbleiterfertigungsumgebungen mit hohem Produktionsvolumen entwickelt wurde. Wooptix stellt die Hardwarearchitektur sowie die Messsoftware bereit, die Waferform- und Geometriedaten mit einer Auflösung im Subnanometerbereich erfasst.

Die Ingenieure des Forschungsinstituts CEA-Leti übernehmen die Integration des Systems in die Reinrauminfrastruktur. Das Team nutzt die Plattform zur Erfassung hochauflösender Daten über prozessbedingte Signaturen auf Wafer-Ebene, insbesondere im Bereich der Advanced-Packaging-Metrologie und zur Analyse nanotopographischer Anomalien. Die gewonnenen Daten unterstützen laufende Forschungsprojekte im Rahmen europäischer Ingenieurprogramme und dienen der Definition von Referenzparametern für fortschrittliche Packaging-Technologien.

Implementierung und industrieller Einsatz
Das automatisierte Inspektionssystem wurde am 4. Mai 2026 in den Reinraumanlagen in Grenoble, Frankreich, installiert. Die technische Zusammenarbeit wurde während der CEA-Leti Innovation Days vom 23. bis 25. Juni 2026 in Grenoble offiziell vorgestellt und bewertet.

In der ersten Implementierungsphase steht die Validierung der automatisierten 300-mm-Plattform unter kontinuierlichen Produktionsbedingungen im Mittelpunkt. Durch die Integration des Systems parallel zu bestehenden Fertigungsprozessen untersuchen die Ingenieure dessen Fähigkeit, Oberflächenabweichungen über unterschiedliche Materialschnittstellen hinweg zu identifizieren, ohne chemische oder mechanische Verunreinigungen der Wafer zu verursachen.

Erwartete Auswirkungen auf den Fertigungsprozess
Die Integration der Wellenfront-Phasenbildgebung in den Forschungs- und Entwicklungsprozess ermöglicht eine präzise Überwachung mechanischer Spannungen und topographischer Veränderungen während der Dünnschichtabscheidung sowie der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP). Die Messauflösung im Subnanometerbereich liefert deterministische Daten, mit denen Prozessingenieure Anlagenparameter optimieren und Overlay-Fehler reduzieren können. Dadurch werden die Prozessstabilität erhöht, die Vorhersagbarkeit der Ausbeute verbessert und die Entwicklungszyklen leistungsfähiger, komplexer Halbleiterarchitekturen beschleunigt.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Redakteurin bei Induportals – mit Unterstützung von KI adaptiert.

www.wooptix.com