Plasma im Frontend-Prozess

Unsere Plasma-Anlagen sind ein entscheidender Prozessschritt in der Waferherstellung. Sie dienen der Entfernung von Photoresisten, Oxidschichten sowie organischen und anorganischen Verunreinigungen und aktivieren Oberflächen für weitere Prozessschritte. Erst danach können zusätzliche Schichten aufgebracht und weitere Lithografieprozesse durchgeführt werden.

Während des Prozesses werden Wafer unter Vakuum einem reaktiven Gasgemisch ausgesetzt, das die Oberfläche oder Schichten entsprechend den Anforderungen behandelt. PVA TePla bietet ein breites Spektrum an Systemen – von kompakten manuellen Anlagen bis hin zu vollautomatisierten Turnkey-Systemen.

Sauberkeit, Prozessstabilität, präzise Parametrierung der Prozessgase und tiefes Prozess-Know-how sind entscheidend. PVA TePla verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Plasmatechnologie und ist weltweit etabliert. Viele unserer Systeme erreichen Betriebszeiten von über 20 Jahren – ein klarer Beweis ihrer außergewöhnlichen Qualität.

Fotolack lässt sich sehr leicht mithilfe eines Plasmaprozesses entfernen, meist unter Anregung durch Mikrowellen. Diese Konfiguration bietet die beste Abtragsrate bei gleichzeitig minimaler Schädigung der Bauelemente im Plasma.

Das Prozessieren einer größeren Anzahl von Wafern im Batch stellt die kostengünstigste Variante pro Wafer dar und bietet die Möglichkeit, den Lack von beiden Seiten gleichzeitig zu entfernen. Allerdings sind die Ergebnisse in der Homogenität des Abtrags durch die Geometrie der Waferbeladung begrenzt. Bei einem Prozess mit reinem Sauerstoff mit vollständiger Entfernung des Lackes spielt dieser Effekt jedoch kaum eine Rolle, da dieser Prozess automatisch auf der darunterliegenden anorganischen Schicht stoppt.

Die Abtragsrate beim Sauerstoffprozess steigt mit zunehmender Scheibentemperatur. Zur Begrenzung dieses Vorgangs haben wir einen Prozess entwickelt, der mit gleichbleibender Temperatur abläuft. Der Vorteil ist das Erreichen einer möglichst hohen Abtragsrate, ohne die voreingestellte Scheibentemperatur zu übersteigen. Die Temperaturüberwachung erfolgt durch ein Infrarot-Thermometer mit entsprechender Steuerung der Mikrowellenleistung.

Beim Descumming wird eine sehr geringe Schicht des Fotolacks mit hoher Gleichmäßigkeit entfernt, um die exponierte Substratfläche für den nachfolgenden Schritt der Galvanisierung oder einen Lift-off-Prozess vorzubereiten. In beiden Fällen sind sowohl eine sauber definierte Lackflanke als auch eine Substratoberfläche ohne organische Verunreinigung gefordert, damit die nachfolgend abgeschiedene Metallisierung gut haftet und die gewünschten Profile aufweist.

Kleinere Substratgrößen lassen sich dabei gut und kostengünstig in einem Batch-Prozess bearbeiten, z.B. bei der Herstellung von opto-elektronischen Bauelementen oder SAW-Filtern. Hierzu können wir je nach Substratgröße und Anforderungen der Bauelemente die Prozesskammer und die Belademöglichkeiten gestalten und spezielle Prozesse mit mehreren Schritten unter Verwendung spezieller Gase entwickeln.

Größere Wafer können aufgrund der strengen Anforderungen, zum Beispiel im Bumping-Prozess, nur noch im Einzelscheibenprozess bearbeitet werden. Hier lässt sich mit entsprechender Gestaltung der Kammer und des Prozesses eine Gleichmäßigkeit von 5% auf einem 300 mm großen Siliziumwafer erreichen.

Die Plasmasysteme von PVA TePla für den Batchprozess folgen alle demselben Prinzip der Plasmaerzeugung: Die Hochfrequenzanregung wird direkt von der Atmosphärenseite in die Vakuumkammer eingekoppelt. Der Gaseinlass befindet sich auf einer Seite der Kammer, während die Vakuumabsaugung auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Diese Kammergeometrie ermöglicht besonders konsistente Prozessergebnisse.

Das modulare Steuerungssystem verwendet einen Prozessor der neuesten Generation, eine Windows-basierte Plattform als Betriebssystem und eine grafische Benutzeroberfläche. Dadurch können die Prozesse sowohl manuell als auch vollautomatisch gesteuert werden, und die Prozessgase werden über MFCs geregelt. Während des Prozesses werden alle Parameter in ein Rezept geschrieben und in der Datenbank gespeichert. Gleichzeitig werden die aktuellen Werte für Druck, Gasfluss, Leistung und weitere Größen auf einem Display angezeigt, das bei Abweichungen vom Sollwert einen entsprechenden Alarm auslöst.

Die Plasmasysteme für den Single‑Wafer‑Betrieb sind in der GIGAfab‑Produktreihe zusammengefasst. Diese Systeme sind je nach Substrattyp oder kundenspezifischer Anwendung in verschiedenen Konfigurationen erhältlich – von manuell beladenen Anlagen bis hin zu vollautomatischen Systemen. Je nach Anwendung können diese Systeme mit unterschiedlichen Plasmaquellen ausgestattet werden: von einfachen und kostengünstigen Mikrowellenquellen über großflächige Quellen bis hin zu Radikalquellen mit entferntem Plasma für temperatursensible Siliziumätzprozesse bei ausgedünnten Wafern. Der Wafer kann dabei mit verschiedenen Temperierkonzepten beheizt oder gekühlt werden.

In den manuell beladenen Systemen verfügt die Kammer über eine ausziehbare Tür, und die Wafer werden auf die auf der Tür montierte Heiz- oder Kühlplatte gelegt. In den automatischen Systemen werden die Wafer mithilfe eines Robotersystems über eine On-the-fly-Ausrichtung in die Kammer geladen.