Mit den Micro System Analyzern (MSA‑600, MSA‑650 IRIS, MSA‑100‑3D) adressiert Polytec seit Jahren die kontaktlose Charakterisierung von MEMS‑Dynamik und Topografie – vom Einzel‑Die bis zum Wafer‑Level auf Probe Stationen. Die aktuelle Erweiterung kombiniert diese optische Messtechnik mit einer zertifizierten Reinraumkonfiguration sowie neuen Automatisierungsfunktionen, die eine vollautomatische Abarbeitung kompletter Wafer‑Maps in extern gesteuerten Lab‑ und Fab‑Workflows erlauben.
Technische Neuerungen für breiteres Anwendungsspektrum
- Reinraumzertifizierte Konfiguration: MSA Micro System Analyzer sind in einer nach Reinraumklasse ISO 3 zertifizierten Ausführung verfügbar und damit für anspruchsvolle Front‑End‑Prozesse geeignet.
- Automatisierte Wafer‑Map‑Messung: Ziel ist die vollautomatische Messung und Auswertung aller Devices eines Wafers, inklusive Resonanzfrequenzen, Güte und Modenformen für jedes Bauelement.
- Skript‑ und Rezeptsteuerung: In der Polytec PSV‑Software lassen sich Rezepte für automatisierte Messabläufe auf Einzel‑Die‑Ebene definieren, die sich über Skripte und externe Steuerungen auf komplette Wafer‑Maps skalieren lassen.
- Integration in Fab‑Workflows: Netzwerkbasierte Remote‑Control ermöglicht die Einbindung in fab‑seitig gemanagte Workflows, z. B. über eine SPS/PLC der Fertigungslinie.
- Die Einrichtzeit inklusive Wafer-Alignment und Skripkonfiguration beträgt für neue Devices oder Wafer typischerweise lediglich etwa 20 Minuten.
- Die automatisierte Grid‑Ausrichtung per Bildverarbeitung und der Autofokus sorgen für exakt reproduzierbare Messbedingungen und präzise Messergebnisse für jeden Die und alle Wafer.
Anwendungskontext: Wafer‑Level‑Test von MEMS
Der etablierte Ansatz zur Charakterisierung der Dynamik von MEMS‑Bauelementen am Wafer nutzt ein mikroskopbasiertes Scanning‑Laser‑Doppler‑Vibrometersystem auf einer (halb‑) automatischen Probe Station, um Resonanzen, Modenformen und Prozessvariationen kontaktlos zu erfassen. Die automatisierte Abfolge aus Grobpositionierung, Fokus, Konturerkennung, Frequenz‑Sweep und Modenform‑Scan lässt sich jetzt mit den neuen MSA‑Automatisierungsfunktionen als vollständig skript‑ und rezeptbasierter Messzyklus für jede Position auf der Wafer‑Map abbilden.
Beispiel für einen automatisierten Workflow
- Übergabe einer Wafer‑Map (Koordinaten/Devices) aus der Fab‑Datenbank.
- Automatische XYZ‑Positionierung auf den nächsten Die, Autofokus und Gitter‑Alignment über Bildverarbeitung.
- Schnelle Einpunkt‑Messung zur Resonanzsuche, anschließend fein aufgelöster Frequenz-Sweep und optionaler Flächen‑Scan der Modenform.
- Rückmeldung der Messdaten für Gut/Schlecht‑Klassifikation an das fab‑seitige MES/PLC‑System und statistische Auswertung über den gesamten Wafer.
Höhere Produktivität bei Entwicklung und Herstellung von MEMS
- Höherer Durchsatz: Vollautomatisierte Messsequenzen verkürzen die Zykluszeit pro Die auf Sekunden und ermöglichen 100‑%‑Tests im Serienkontext.
- Frühzeitige Ausschleusung fehlerhafter Devices: Wafer‑Level‑Tests vor dem Vereinzeln sortieren defekte Strukturen früh aus und senken so Stückkosten und Ausschuss.
- Bessere Modell‑ und Prozesskontrolle: Dichtere Datensätze zu Resonanzfrequenzen und Modenformen verbessern die Korrelation mit FEM‑Modellen und die Überwachung von Prozessdrift (mit speziellen Testrukturen).
- Sichere Reinraumintegration: Die ISO‑3‑zertifizierte Ausführung der MSA‑Systeme erleichtert die Qualifizierung in regulierten Produktionsumgebungen und reduziert Validierungsaufwand.
Über die Micro System Analyzer
Die Polytec Micro System Analyzer sind optische Messplattformen für die statische und dynamische 3D‑Charakterisierung von MEMS und Mikrostrukturen – vom Laboraufbau bis zur integrierten Wafer‑Level‑Messung auf Probe Stationen. Sie kombinieren Laser‑Doppler‑Vibrometrie mit hochauflösender Mikroskopoptik und unterstützen Frequenzen von DC bis in den MHz‑ bzw. GHz‑Bereich, inklusive In‑Plane‑ und Out‑of‑Plane‑Vibrationen sowie IR‑Durchlichtmessungen bei gekapselten Strukturen.