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» TEST & QUALITÄTSSICHERUNG Hochpräzise Messtechnik für industrielle Anwendungen Der Zukunft der Halbleiterindustrie gewachsen Winzige Mikrochips und riesige 8K-Displays könnten in ihren Dimensionen unterschiedlicher nicht sein – und dennoch haben sie eines gemeinsam: Ihre Strukturen werden immer feiner und stellen zunehmend Ansprüche an die Fertigungstechnik. Es muss mit Toleranzen im Pikometerbereich gearbeitet werden, was die eingesetzten Messverfahren immer wieder an die Grenzen des technisch Machbaren drängt. Die hochempfindlichen Messungen finden nicht etwa unter idealen Laborbedingungen statt, sondern sind im industriellen Umfeld störenden Umgebungseinflüssen ausgesetzt, welche die Ergebnisse schnell verfälschen. Für Anwendungen wie diese entwickelt die SIOS Meßtechnik GmbH daher hochpräzise Differenzinterferometer, die über ultrastabile thermische und physikalische Eigenschaften verfügen: Schwankende Parameter wie Temperatur, Luftdruck und -feuchte beeinträchtigen die sehr hohe Messgenauigkeit auch über längere Zeiträume nicht. Das neue Weg-Winkel-Differenzinterferometer verbindet dabei die Vorteile der Differenz- mit denjenigen der bewährten Dreistrahl-Interferometer und ermöglicht es, erstmals mehrere Freiheitsgrade sowohl langzeitstabil als auch synchron zu erfassen. „An der Hightech-Displaytechnologie, bei der ein Screen über mehrere Millionen Pixel verfügt, werden die aktuellen Herausforderungen der industriellen Messtechnik und der Halbleiterindustrie beispielhaft deutlich“, weiß Geschäftsführer Dr. Denis Dontsov. „Die Anforderung an die Positioniergenauigkeit beim sogenannten Stitching, also dem Anreihen der einzelnen Strukturen im Herstellungsprozess, liegt bei Bild: SIOS Meßtechnik|nordroden stock.adobe.com Winzige Mikrochips und riesige 8K-Displays haben eines gemeinsam: Bei ihrer Herstellung muss mit Toleranzen im Pikometerbereich gearbeitet werden, was die eingesetzten Messverfahren immer wieder an die Grenzen des technisch Machbaren drängt KURZ & BÜNDIG Hochpräzises Weg-Winkel-Differenzinterferometer mit ultrastabilen thermischen und physikalischen Eigenschaften erfasst mehrere Freiheitsgrade simultan und langzeitstabil, um damit der Zukunft der Halbleiterindustrie gewachsen zu sein. 46 EPP » 10 | 2022
Bild: Sios Meßtechnik etwa 45 nm pro Meter. Diese Größenordnung ist vergleichbar mit der perfekten Aufreihung von Kirschkernen auf der Gesamtfläche Thüringens.“ Die Halbleiterfertigung muss sich derselben Problematik stellen: Je kompakter und leistungsfähiger Chips werden, desto höher steigen die Anforderungen an die Präzision der Fotolithografie als zentralen Fertigungsschritt. Aber auch Brechzahlmessungen in der Optikindustrie und Ausdehnungsmessungen von Werkstoffen erfordern immer akkuratere Ergebnisse und erlauben nur noch Toleranzen im Nano- oder sogar Pikometerbereich. Zugleich erhöht sich die Komplexität der einzelnen Messaufgaben wie z. B. Positionsregelungen von x-y-Tischen, Erfassung von thermischen Materialausdehnungen, Untersuchungen des Kriech- und Driftverhaltens von Objekten, Brechzahlmessungen sowie hochgenaue Längen- und Winkelmessungen. Das Problem dabei: All diese Messungen finden in Produktionsumgebungen statt, die keine optimalen Laborbedingungen bieten können. Die verwendete Technik muss daher schwankende Umgebungseinflüsse wie Temperatur, Luftdruck und -feuchte kompensieren können, ohne ihre Ergebnisse zu verfälschen, um auch eine stabile Wiederholbarkeit von Mehrfachmessungen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck nutzt das Unternehmen hochpräzise Differenzinterferometer, die eine 25 mal höhere Stabilität als vergleichbare Messsysteme erreichen. Steigenden Anforderungen entsprechen Die steigende Nachfrage nach passenden Lösungen insbesondere für die x-y-Positionierung forderte das Know-how der Messtechnikspezialisten von SIOS allerdings weiter heraus. So sollten auch über größere Distanzen langzeitstabile Messungen von mehreren Freiheitsgraden simultan ermöglicht werden. Um Das neuentwickelte Weg-Winkel- Differenzinterferometer verbindet die Vorteile von Differenz- mit denjenigen von Dreistrahl-Interferometern und ermöglicht es, erstmals mehrere Freiheitsgrade sowohl langzeitstabil als auch synchron zu erfassen dies zu realisieren, kombinierten sie ihr hochpräzises Dreistrahl-Interferometer SP 5000 TR, das auf simultane Weg- und Winkelmessungen ausgelegt ist, mit dem Differenzinterferometer SP 5000 DI, um von dessen Langzeitstabilität zu profitieren. Mit dem Weg-Winkel-Differenzinterferometer SP 5000 TR-DI entwickelte das Unternehmen somit ein System, das Weg und Winkel mithilfe von zwei Mal drei Laserstrahlen hochsynchron und – dank der Kompensation der Umweltfaktoren – zugleich ultrastabil erfasst. „Das neue SP 5000 TR-DI ist nun in der Lage, nicht nur winzigste Bewegungen, sondern auch kleinste Verkippungen über größere Bereiche hinweg zu erfassen, ohne dass die Ergebnisse thermischen und physikalischen Umwelteinflüssen unterliegen“, erklärt Dr. Dontsov. NEUE GENERATION REFLOW www.smt-wertheim.de SMD-Reflowlöten Temperieren Dreistrahl-Laserinterferometer SP 5000 TR für simultane und genaue Längen-, Nick- und Gierwinkelmessungen Bild: SIOS Meßtechnik Vakuumlöten Individuelle Lösungen Maschinen für thermische Prozesse von –50 °C bis +450 °C EPP » 10 | 2022 47
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