Measuring the Nearly
Immeasurable
在柏林費迪南德布勞恩研究所生產(chan) 的半導體(ti) 激光和高頻放大器晶圓必須達到一個(ge) 極度精密的層厚度。潔淨室工人使用WERTH多傳(chuan) 感器坐標測量機監督這個(ge) 過程。該機配有色差傳(chuan) 感器，的無接觸捕捉所需的測量元素。
在柏林的費迪南德布勞恩研究所、萊布尼茲(zi) 研究所。共有220名員工，其中包括110名科學家。開發和生產(chan) 用於(yu) 材料加工、醫療技術和精密測量技術，以及其他二極管激光器產(chan) 品。另一個(ge) 重點是通信技術、 電力電子技術和傳(chuan) 感器的高頻零件的生產(chan) 。
“該半導體(ti) 激光器具有非常低的安裝高度，以及高精度的拋光和接觸力，”工藝技術部的Dr.Andreas Thies說這些。雖然這樣的激光不大於(yu) 一粒米，但它可以輸出高達20瓦的連續波操作，或100瓦的快速脈衝(chong) 波。
激光在光盤中的大約是5000到25000倍。這些特點，伴隨著在條件下的高可靠性，使得FBH激光器享譽。他們(men) 甚至在外太空試驗，例如，在下一代GPS衛星的原子鍾。
光學有許多領域的應用案例。在醫學技術中，他們(men) 通過激活一種定義(yi) 的波長和受影響的被破壞細胞，在腫瘤細胞中建立的藥物來幫助治療的光動力療法。進一步的應用包括光學精密測量，工業(ye) 測量和材料處理（粘接、焊接、雕刻）。
晶圓的各種加工過程
微波技術的研究和開發工作和光電是對基本技術的基礎上完成的。利用外延（在單晶底麵上放置的單晶半導體(ti) 層），與(yu) 所需的極薄的層的特征材料組裝在矽晶圓上。
使用現代工藝，晶圓要進一步加工，加工流程包括光刻方法，濕法和幹法刻蝕工藝和金屬化的步驟。約2000片與(yu) 微波電路，或10000個(ge) 激光芯片，能夠組裝成4英寸晶圓。
圖1 在潔淨室裏：員工使用3D多傳(chuan) 感器坐標測量機，采用色譜聚焦傳(chuan) 感器測量晶圓厚度
在技術人員將芯片從(cong) 晶圓分離並且把它們(men) 組裝到光電或者高頻原件之前，晶圓必須首先足夠薄，要做到這一點，它是粘附到載體(ti) 材料，然後經過研磨拋光達到定義(yi) 的尺寸。Dr.Andreas Thies 是在FBH的工藝技術專(zhuan) 家並且負責潔淨室工作。他解釋說，"晶圓的厚度是組件可用性的一個(ge) 重要指標。作為(wei) 一項規則，晶圓是底麵下從(cong) 初始厚度350 μ m 到盡可能少的 100 μ m，根據不同的應用。 4 英寸晶圓製成的砷化镓 (GaAs) 或氮化镓 (GaN)，是高頻應用的材料，它大約兩(liang) 個(ge) 小時為(wei) 砷化镓，並且更長時間的氮化镓。
要達到的目標厚度，晶圓必須多次測量。直到zui近，這個(ge) 過程的測量都是接觸式測量的。
這種方法的工作原理如下，在它被粘到一個(ge) 載體(ti) 之前要測量晶圓的厚度。經過膠粘後，它要再次測量，兩(liang) 個(ge) 測量值之間的差異可以用來近似於(yu) 層厚度。這是用來計算原料已被除去研磨後的晶圓的厚度。
因為(wei) 這種方法不是特別，負責的各方決(jue) 定購買(mai) 一台測量機，將提供的結果和工作，盡可能不接觸。他們(men) 的選擇是一個(ge) Videocheck 400 x 200 x 200 3D-CNC，用色譜聚焦探頭（CFP）（圖1）。這種來自Werth測量技術的3D CNC多傳(chuan) 感器坐標測量機，是非常的，因其*的預裝操作係統。該videocheck係列設備的概念允許組合各種傳(chuan) 感器適用相應的應用（圖2）。除了包含在基本版本的圖像處理傳(chuan) 感器，各種機械配件，接觸探針係統，的3D光纖探針傳(chuan) 感器，距離傳(chuan) 感器、激光傳(chuan) 感器等等都可以集成進來
色譜聚焦傳(chuan) 感器-專(zhuan) 業(ye) 用來測量晶圓
整套的色譜聚焦探頭測量晶圓的厚度。它是專(zhuan) 門開發用來測量非接觸，有光澤，反射和透明的材料。因此，該傳(chuan) 感器特別適合於(yu) 光學元件，如反射鏡和透鏡。能夠測量半導體(ti) ，如通常不是透明到白光的晶圓，在紅外範圍內(nei) 使用特殊的變體(ti) ，其光能穿透半導體(ti) 材料（圖3）。在材料的邊界的每個(ge) 邊界表麵的物理的影響，產(chan) 生幹涉，這將用於(yu) 計算的晶圓的層厚度。該傳(chuan) 感器的關(guan) 鍵優(you) 勢是它測量晶圓材料，並且忽略膠層，任何金屬層，和前麵的電氣結構。” Dr.Andreas Thies解釋。
整個(ge) 測量可以快速建立和執行。工程師首先把待測的晶圓放置在X-Y工作台上的固定裝夾裝置上麵。然後使用電腦中的WinWerth測量軟件，選擇合適的位置並輸入所需的基本信息關(guan) 於(yu) 尺寸大小和晶圓的材料。Dr.Andreas Thies更準確地說，“我們(men) 可以測量砷化镓，镓氮化矽，藍寶石，矽，碳化矽。這些是我們(men) 的主要材料。對於(yu) 其他材料，可以輸入折射率。輸入測量樣本的大約厚度（估計尺寸為(wei) 50μm）。為(wei) 了加快了測量速度，現在的操作者隻需按開始，機器就開始測量過程。該傳(chuan) 感器在兩(liang) 條通過中心的方向掃描晶圓，一條從(cong) X方向，一條從(cong) Y方向。傳(chuan) 感器每一次探測，顯示在屏幕中測量晶圓層厚。工人們(men) 發現它實際能夠直接在設備上的PC中分析數據。使用寫(xie) 好的程序，層厚度分布情況被計算並且圖形化顯示出來。測量一件70mm的晶圓需要約2分鍾。用戶可以看到一個(ge) 的晶圓厚度分布圖像，如果需要的話，還可以繼續一遍。
非接觸測量-防止損壞
當與(yu) 敏感的晶圓工作時，在機械加工過程中有輕微的機械損傷(shang) ，如細裂紋。接觸測量會(hui) 引起晶圓的進一步損害，由於(yu) 接觸壓力，使其*無法使用。然而，如果測量可以不接觸，那麽(me) 這個(ge) 加工過程繼續盡管有輕微損壞。在大多數情況下，在晶圓上的芯片的一大部分仍然可以使用。
CFP傳(chuan) 感器不是用在FBH實驗室的*工具。具有光路作為(wei) 標準設備的VideoCheck IP，使矽晶圓的檢驗具有較高的分辨率和精度。變焦光學可以通過使用操縱杆CNC控製器或手動定位和聚焦。各種變焦裝置可以選擇所需的放大倍率。通過不同的光路對測試對象進行照明，可以檢測不同的任務。照明的角度，與(yu) 多環暗場的入射光，例如，是邊緣突出，那麽(me) 其粗糙度可以評估。垂直照明，利用光波的入射光，可以用來檢查表秒是否已被顆粒汙染。
AndreasThies博士也采用這種靈活的工具“拍攝”測試的零件，“在短短的幾分鍾，我得到了被檢測的晶圓的非常高分辨率的光柵圖像，並且*自動。大量的單個(ge) 圖像被記錄在一個(ge) 定義(yi) 的光柵，然後合並形成一個(ge) 更大的圖像，這使得生成的圖像顯示到晶圓zui的細節。這是一個(ge) 很好的科學研究的基礎。”