Sensor-Kalibrierung

Erstmals auf Milli-Kelvin genau und vollautomatisch

6. Dezember 2022, 8:08 Uhr | Heinz Arnold
Klemens Reitinger, ERS electronic: »Die Hersteller können jetzt ihre Sensoren im mK-Bereich hochgenau kalibrieren, wir machen mit »ProbeSense« die Messungen für die Kunden sicher. Damit sind wir wieder einen Schritt voraus.«
Klemens Reitinger, ERS electronic: »Die Hersteller können jetzt ihre Sensoren im mK-Bereich hochgenau kalibrieren, wir machen mit »ProbeSense« die Messungen für die Kunden sicher. Damit sind wir wieder einen Schritt voraus.«
© ERS

»ProbeSense« von ERS electronic ermöglicht es jetzt erstmals, Sensorkalibrierungen mit hoher Genauigkeit vollautomatisch in Wafer-Probern durchzuführen.

»Wir bringen die Kalibrierung von Sensoren auf ein ganz neues Präzisionsniveau, sie lässt sich jetzt erstmals vollautomatisch durchführen und dabei sinken auch noch die Kosten für die Anwender«, sagt Klemens Reitinger, CTO von ERS. Um dieses System zu entwickeln, hat ERS einen neuen Weg beschritten: »Wir haben unsere umfangreichen Erfahrungen in der Temperaturmessung aus dem Bereich der Thermo-Chucks mit unserem Wissen aus dem Bereich des Wafer-Probing kombiniert«, so Klemens Reitinger. 

Ergebnis ist ein neues Gerät namens »ProbeSens« für die Kalibrierung von verschiedenen Sensoren (Temperatur, Gas, Feuchte, Druck) im mK-Bereich über den gesamten Chuck auf Temperaturniveaus zwischen -65 und 300 °C. Das ist wichtig, denn der Trend geht von einfachen Funktionstests zur Kalibrierung der Sensoren bei verschiedenen Temperaturen. 

Die »ProbeSense«-Software von ERS versetzt das Gerät in die Lage, vollautomatisch, also ohne Bedienpersonal verschiedene Messpunkte auf dem Chuck anzufahren und die Kalibrierung durchzuführen. Die Software stellt ERS auf einem USB-Stick zur Verfügung. Ebenfalls ein großer Vorteil: Die Messungen finden damit unter denselben Bedingungen statt wie sie während des Probings herrschen.   

Trotz der Vorteile, die »ProbeSense« bietet, steht das Gerät recht kostengünstig zur Verfügung: Gegenüber Verfahren, die auf Mess-Wafern basieren, kostet es nur die Hälfte. 

Das hat bereits den ersten Wafer-Prober-Hersteller überzeugt: MPI Corporation bietet ab sofort die Zusatzfunktion auf seinen Wafer-Probern an. Dazu hat MPI »ProbeSense« in die eigene »SENTIO«-Control-Software-Suite integriert. »Damit erhalten die Anwender jetzt Zugang zu einer kosten- und zeiteffektiven thermischen Kalibrierung«, sagt Stojan Kanev, General Manager Advanced Semiconductor Test Division von MPI. Weitere Hersteller von vollautomatischen Wafer-Probern im Fertigungsbereich könnten laut Reitinger ebenfalls in Kürze die Möglichkeit bieten, »ProbeSense« in ihren Geräten zu integrieren. 

Um zu verstehen, warum Reitinger davon überzeugt ist, mit »ProbeSense« einen Durchbruch auf dem Gebiet der Sensor-Kalibrierung, erzielt zu haben, ein kurzer Blick darauf, über welche beiden Verfahren die Kalibrierung bisher zumeist durchgeführt wird. 

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Das gesamte System rund um »ProbeSense«, der im Wafer-Prober sitzt.
Das gesamte System rund um »ProbeSense«, der im Wafer-Prober sitzt.
© ERS

In vielen Fällen kommt dazu ein Mess-Wafer zum Einsatz. Auf ihm sind 17 bis 20 Sensoren platziert, um über den Wafer mit möglichst hoher Genauigkeit zu messen. Dabei treten mehrere Probleme auf: Erstens ist die Sensor-to-Sensor-Genauigkeit nicht wirklich gut. Sie liegt bei 50 mK. Zweitens sind die Test-Wafer sehr empfindlich, so dass sie in der Praxis des Öfteren zu Bruch gehen, was einen erheblichen Schaden verursacht, denn sie sind obendrein auch sehr teuer. Außerdem müssen Menschen für den Kontakt zu den Sensoren sorgen, was ungenau ist und Zeit kostet. Das führt auch dazu, dass die Messungen häufig nicht wiederholbar sind. »Und noch etwas kommt hinzu«, so Reitinger. »Die Messung geschieht nicht während des eigentlichen Probings, die so gewonnenen Uniformitätsdaten spiegeln die eigentliche Messsituation nicht wider.« 

Die zweite Möglichkeit besteht darin, über einen »Drop-Sensor« zu messen. Das ist an sich sehr kostengünstig. Doch geschieht die Kontaktierung per Hand, das bedeutet, dass der Anpressdruck sehr stark variiert und von der jeweiligen Person abhängig ist, die die Messungen durchführt. »Die Messergebnisse sind damit nicht reproduzierbar, eine Genauigkeit im mK-Bereich liegt weit außerhalb der Reichweite.« Für Messungen bei tiefen Temperaturen eignet sich das Verfahren mit den Drop-Sensor gar nicht. 


  1. Erstmals auf Milli-Kelvin genau und vollautomatisch
  2. Ein von Grund auf neu entwickeltes Kalibrierierverfahren

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