Dimensionelles Messsen. mit Profilometer und Konfokalmikroskop. R. Brodmann. NanoFocus AG, Ettlingen. Tel.: /

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1 Dimensionelles Messsen mit Profilometer und Konfokalmikroskop R. Brodmann Tel.: / brodmann@nanofocus.de NanoFocus AG, Ettlingen 1

2 Messaufgaben in der Mikroelektronik Lotpasten Volumen Leadframe Rauheit Micro BGA Koplanarität 2 Klebedots Ebenheit

3 Optische 3D Messtechnik...für die Entwicklung neuer Produkte mit funktionswichtigen Mikrostrukturen Fehleranalyse fertigungsbegleitende Qualitätssicherung 3

4 Prozess- und Prüftechnik Beispiel: Widerstandspaste in der Dickschichttechnik Siebdruck Brennen Prüfen Bestücken Prüfen 100% Fehlerhäufigkeit ( ) und Fehlerbeseitigungskosten ( ) 3D Messtechnik 4

5 Prüfkostenanalyse 100 % Ist-Zustand Fehlerkosten durch Ausschuss Soll-Zustand Einsparung Fehlerkosten Prüfkosten Endprodukt Prüfkosten Fehlerverhütung Fehlerverhütung 5

6 Auswertungen Verwölbung Abstand von der Berührungsebene (3 höchsten Punkte) zum tiefsten Punkt auf dem Substrat Koplanarität Abstand von der Berührungsebene (3 höchsten Kugeln) zur kleinsten Kugel auf dem Substrat Höhe von Kontakten Abstand vom höchsten Punkt auf der Kugel zum Substrat 6

7 Auswertungen Profil Schnitt durch Topografie für Höhenund Breitenberechnung Gradheit, Ebenheit Kleinster Abstand von 2 paralellen Linien oder Ebenen, die alle Datenpunkte enthalten Rauheit Linien oder Flächenrauheit durch Anwenden von DIN EN ISO- Filtern zur Ermittlung von Ra, Rz,- bzw. Sa und Sz - Kennwerten 7

8 Oberflächenmesstechnik Taktil und Optisch Taktil Abasten mit feiner Diamantspitze Diamantspitze (Hillmann, Eckolt 1982) Optisch Δ z Messen im Fokus eines Objektivs α 8 Messen im Fokus Δ z

9 3D Oberflächenmesssysteme Konfokales Mikroskop µsurf Flächenmessung Nanometer Auflösung für Raueheit und Mikrostrukturen Scanning Profilometer µscan Punkt- und Linienmessung Autofokus, konfokal, chromatisch Sensortechnik für Dickschicht, Lotpaste, IC-Packaging 9

10 Vergleich µsurf, µscan µsurf µscan 10

11 Technologie Beispiel: Autofokus Punktsensor Konfokale Messtechnik 11

12 µsurf Technik Konfokale Multi- Pinhole Technik mit dynamischer Echtzeit- Synchronistaion 12

13 µsurf Technik Messprinzip Light source CCD-Camera Multi-pinhole disc Δ z α f Objective Sample y 13

14 14

15 Optische Scanning Profilometer Fokus von 1µm ø erfasst Profilform durch Regelung Scanning Prinzip für 3D Messung 15 Erfassen der 3D Oberfläche durch Multiprofilmessungen mit Punktsensoren Beispiel: Autofokussensor

16 Konfokaler Punktsensor Messprinzip konfokaler Punktsensor µscan mit konfokalem Punkt Sensor 16

17 Dickschichtmessung Nanofocus AG Y = 25,309 Pro Dickschicht Widerstand 3D Messung mit Profilauswahl Y = 13,284 w0=76, Y = 3, µm

18 Dickschichtmessung µscan Prozessüberwachung im Reinraum (Autofokus Sensor) AB Mikroelektroik, Salzburg TT-Group 18

19 Hybridmaster Software Automatisierte Höhen- und Breitenmessung Teach in Modul Grenzwerteinstellung SPC Auswertung 19

20 BGA Verwölbung OM Engineering GmbH Koplanarität D Profil

21 BGA Kontrolle (CF Sensor) 21

22 Wafer Bumps Flip Chip Koplanarität der Bumps Höhe Verkippwinkel nach Montage 22

23 QFP Package Verwölbung Lead Koplanarität 23

24 Lasermarkierung Rofin Baasel 24

25 Lasermarkierung 25

26 Lasermarking in Silizium h0=-0, µm

27 Lasermarkierung Verwölbung Profil mit Laserspurtiefe 27

28 Mikrovia Rauheit Tiefe und Durchmesser Feld: 0,3 x 0,3 mm 28

29 Leadframe NanoFocus AG Profil

30 Leadframe Formmessung NanoFocus AG Hochaufgelöste Messung mit µsurf a1=-29, Y = -252, Profilauswertung

31 Leadframe Rauheitsauswertung NanoFocus AG Ra = 0,102 µm Rz = 0,937 µm Rauheit µm Profilrauheit Flächenrauheit

32 Messprogramm Lotpaste 32

33 Auswertung Lotpastenvolumen untere Grenze obere Grenze i.o Auswertung: Anzahl der gefundenen Balls Gesamtvolumen mittleres Einzelvolumen minimales Einzelvolumen maximales Einzelvolumen 196 Balls 8,5758 mm3 0,0438 mm3 0,0372 mm3 0,0511 mm3 33

34 Lotpaste IGBT Modul NanoFocus AG [µm ] [µm ]

35 GHz Chip Montage Topography NanoFocus AG Profil Volumen

36 Application micro lens Micro lens array 320 µm 0 µm 36 50x objective

37 Mikrooptik 0.10 Asphärenfit 0.05 Abweichung: Kreis Position X Radius =186 µm

38 DVD Laser NanoFocus AG Profile a0=-0, µm Verkippwinkelmessung

39 MOEMS Optischer Schalter 39

40 Wafer backside grinding NanoFocus AG Rauheit Rq=8 nm

41 Measured with NanoFocus µsurf µsurf Results Lotus effect Danke für Ihre Aufmerksamkeit 2 µm Oberfläche eines Lotusblatts