Topografiemessung an verkapselten mikroelektromechanischen Systemen mittels Kurzkohärenz-Interferometrie

Abstract

Zusammenfassung Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) werden heute in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Zur Herstellung von MEMS werden üblicherweise fotolithografische Verfahren eingesetzt. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten MEMS, wie z. B. Airbag- oder ESP-Sensoren, ist eine 100 % Inspektion erforderlich. Nach einer optischen Inspektion der MEMS-Strukturen werden diese durch das Bonden eines Silizium-Kappenwafers geschützt. Dieses Bonding oder das anschließende Packaging kann zu einer zusätzlichen Spannung im Waferstapel führen, die die MEMS-Funktion negativ beeinflussen kann. Im Falle eines fehlgeschlagenen elektronischen Tests kann das Problem nicht lokalisiert werden, da der Kappenwafer für die gängigen optischen Oberflächensensoren undurchsichtig ist. In dieser Publikation wird die Herausforderung der optischen Topografiemessung von verkapselten MEMS-Strukturen diskutiert. Dabei werden Defekte wie Verbiegung oder Festklemmen einzelner MEMS-Finger betrachtet. Für diese Messaufgabe wird ein kurzkohärentes Interferenzmikroskop implementiert. Die Wellenlänge liegt im Short-Wave Infrarot (SWIR), da Silizium im Infraroten transparent wird. Die interferometrische Oberflächenmessung der MEMS-Strukturen wird durch den Kappenwafer stark beeinflusst. Hierfür wurden Simulationen durchgeführt, die die systematischen Messabweichungen aufgrund der Kappe zeigen. Eine Möglichkeit zur Korrektur und Reduzierung der systematischen Abweichungen wird ebenfalls beschrieben.