LUSI-Q: Laserultraschall zur In-Line Qualitätssicherung in der Halbleiterindustrie
LAUFZEIT:
05/2020
—
09/2023
Projektlaufzeit gesamt:
3 Jahre
Foto: JOANNEUM RESEARCH/Schwarzl
Das Projekt
Wie entdeckt man Fehler in einer Produktionslinie?
Versteckte Fehler bei Chips sind herausfordernd. Sie können große Auswirkungen auf weitere Produktionsschritte oder Konsument*innen haben. Anomalien am entstehenden Produkt werden – auch durch intensive Überwachung – selten entdeckt. In LUSI-Q erforschen und erproben wir eine Softsensor-Technologie für die berührungslose Erkennung von Anomalien von Chips auf Wafern, basierend auf Laserultraschall (LUS) und statistischer Modellierung.
Unsere Tätigkeiten im Projekt
Für die Prüfung von Bauteilen mit berührungsloser In-line-Sensorik eignet sich die Laserultraschalltechnologie: Diese liefert charakteristische Signale, die bei geeigneter Analyse und Interpretation Rückschlüsse auf vorhandene Anomalien, auch im Inneren des Chips, zulassen. Wir analysieren die komplexen LUS-Signale mit neuartigen Methoden der Signalaufbereitung und innovativen Prädiktionsmodellen, wie die funktionale Datenanalyse (FDA).
Forschungsgruppen
Downloads
Auftraggeber
FFG Produktion der Zukunft
Projektpartner
Universität Graz, Institut für Physik
Infineon Technologies Austria AG
MONTFORT Laser GmbH
Details zum Projekt
Hohe Qualitätsanforderungen in der Halbleiterindustrie erfordern stabile Prozesse und ausgereifte Kontrollkonzepte zur Qualitätssicherung. Trotz Einsatz unterschiedlicher Prüfverfahren gibt es Fehler, die schwer erkennbar sind oder nur mit Methoden gefunden werden können, die für eine Produktionsüberwachung nicht geeignet sind. So können zum Beispiel Ansätze für Schichtablösung bei Chips oder Defekte an der Chipseitenwand kaum gefunden werden. Zudem ist das Erkennen von latenten Defekten (wie z. B. Mikrorissen), die sich erst im Betrieb beim Kunden auswirken, eine große Herausforderung.
Unerkannte Fehler wirken sich im weiteren Ablauf der Produktions- bzw. Lieferkette negativ aus:
- Die weitere Verarbeitung von fehlerhaften Chips bindet bzw. verschwendet die Ressourcen von nachfolgenden Prozessschritten (z .B. beim Einbau von Chips ins Gehäuse) und verursacht dort Kosten aufgrund von Ausbeuteverlusten.
- Werden geschwächte Bauteile an Kunden ausgeliefert, so kann die Lebensdauer der Produkte vermindert sein.
Für die Industrie ist es daher von großem Interesse, derartige Fälle zu vermeiden und die Qualität durch wirksame und kostengünstige Kontrollverfahren abzusichern.
Eine solche Messmethode soll hoch wirksam, stabil sowie kostengünstig sein und einen hohen Durchsatz ermöglichen. Eine Methode die hier in Frage kommt, ist die Laserultraschalltechnologie.
Im Projekt LUSI-Q wurde eine Softsensor-Technologie für die berührungslose, zerstörungsfreie Detektion von mechanischen Anomalien von Chips, basierend auf Laserultraschall (LUS) und statistischer Modellierung zur Signalinterpretation, erforscht und erprobt.
Die Softsensor-Technologie wurde mittels Proben- und Defektdaten aus der Halbleiterindustrie erforscht und anhand von zwei repräsentativen Use Cases bei Infineon Villach validiert. Das Projekt brachte Erkenntnisse darüber, welche Arten und Ausmaße von versteckten Defekten von Chips mit der geplanten Softsensor-Technologie erkannt werden können und lieferte Aussagen über die Leistungsfähigkeit der Fehler-Erkennung.
Das Projekt wurde aus Mitteln des BMK gefördert und im Rahmen des Programmes „Produktion der Zukunft“ durchgeführt.
