Vakuumtechnik im Bereich Semiconductor – FrontEnd

Die Herstellung von Chips zeichnet sich durch komplexe und vielschichtige Prozesse aus. Um hohe YIELD-Raten zu erzielen, müssen höchste Anforderungen an die Produktion und die Handhabung gestellt werden. Da die Chips sehr empfindlich sind, ist auch die Materialauswahl entscheidend. Der unten stehenden Tabelle können Sie entnehmen, in welchen Prozessen Schmalz Lösungsvorschläge bietet. Des Weiteren zeigt die Tabelle eine Auflistung wichtigster Prozessschritte bei der Chipherstellung. Nicht nur das Erzeugen von Prozessvakuum, sondern vor allem die Handhabung der monokristallinen Wafer zwischen den einzelnen Prozessschritten ist ein Bereich, in dem Schmalz mit seinem Know-How und passenden Produkten unterstützen kann. Hierzu zählen unter anderem die Be- und Entladung sogenannter FOUPs (Front Opening Unfied Pods) in Kombination mit EFEMs (Equiment Front End Modules).

Prozessschritt Beschreibung Vakuum-Handhabung (Automation) Prozessvakuum
1 Produktion von monokristallinem Ingot
2 Zuschneiden der Wafer
3 Inspektion der Wafer
4 Auftragen eines fotosensitiven Films
5 Ausrichten der Maske und Belichtung
6 Ausbilden der Strukturen
7 Metallisieren des Wafers
8 Übergabe in den Packaging-Prozess (BackEnd)

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Einen Überblick über die Chipherstellung bekommen sie im Folgenden. Dort werden die wichtigsten Prozessschritte dargestellt, die sich an die Ingot-Produktion anschließen. Der FrontEnd-Bereich der Semiconductorfertigung ist eine komplexe Abfolge von Fertigungsschritten. Um eine stressarme Handhabung zu ermöglichen, wird in diesen Prozessen Vakuum eingesetzt.

Waferhandhabung im FrontEnd-Bereich

Zuschneiden und inspizieren der Wafer

Nach der Produktion von monokristallinem Ingot (1), werden die Wafer, die meist 300 Millimeter im Durchmesser groß sind, mit einer Diamantsäge aus dem Rohmaterial herausgetrennt (2). Der gereinigte und vorprozessierte Wafer wird nun auf mögliche Fehler inspiziert (3) und gegebenenfalls aussortiert.

Anschließend wird der Wafer in die eigentliche FrontEnd-Produktion überführt. Der FrontEnd-Bereich der Chipfertigung unterteilt sich nochmals in das sogenannte FEOL (Front End Of Line) und das BEOL (Back End Of Line). Während im BEOL die Metallisierung der Wafer im Fokus steht, ist die Erstellung der PN-Übergänge im FEOL angesiedelt.

Um die empfindlichen Wafer zu handhaben, kann Vakuumtechnik von Schmalz eingesetzt werden. Für mehr Informationen zu den Anforderungen an die Vakuumtechnik klicken Sie hier.

Ausbilden der Wafer-Strukturen

Nach der Inspektion wird im Spinn-Coating-Verfahren ein fotosensitiver Film aufgetragen (4). Es existieren unterschiedliche Verfahren um die Strukturen aufzutragen, unter anderem können Stepper mit dem Step&Repeat-Verfahren eingesetzt werden (5). Anisotropes Ätzen ist auf Grund der Genauigkeit und des nicht vorhandenen Unterätzens Standard. Durch das sogenannte Dry-Etch, was mit Plasma ausgeführt wird, ist es möglich, feinste Strukturen auszubilden (6). Diese Fertigungsschritte werden mitunter mehrmals wiederholt, um alle Strukturen zu realisieren. Eine Vielzahl von Zwischenschritten wie zum Beispiel das Dotieren von speziellen Bereichen, um die elektrischen Eigenschaften in diesem Bereich zu ändern, sind hier nicht aufgeführt, jedoch essentiell.

Nach der Überführung in das BEOL wird der Wafer mit Hilfe von PVD (Physical Vapour Deposition) oder CVD (Chemical Vapour Deposition) metallisiert (7). Die Metallisierung wird dazu genutzt, um die Verschaltung auf dem DIE (Chip) zu realisieren. Auch hier werden unterschiedliche Prozessschritte mehrere Male wiederholt.

Zwischen den einzelnen Prozessschritten werden die Wafer vollautomatisch gehandhabt. Mit speziellen Vakuumsaugern von Schmalz können Sie Ihre Prozesse noch sicherer gestalten. Für mehr Informationen zu den Anforderungen an die Vakuumtechnik klicken Sie hier.

Übergabe an das BackEnd

Nach der Metallisierung, Reinigung und weiteren Zwischenschritten sind die einzelnen DIEs auf dem Wafer komplett ausgebildet. Jetzt wird der Wafer an das Backend übergeben. Ein Transport der Wafer kann vollautomatisiert mit Hilfe von FOUPs und firmeninterner Intralogistik realisiert werden (8). Die nachgelagerten BackEnd-Prozesse beinhalten unter anderem das Herauslasern der Chips aus dem Wafer und die weitere Verarbeitung in den „Packaging"-Prozessen.

Im folgenden erfahren Sie, wie Vakuumtechnik von Schmalz eingesetzt werden kann, um unter anderem die empfindlichen Wafer an das BackEnd zu übergeben.

Anforderungen an die Vakuumtechnik

Auf Grund der hohen Anforderungen in diesem Bereich sind für Prozess und Handhabung spezielle Spezifikationen an Material und Geometrie der Wafer-Chucks und Handhabungsgeräte gesetzt. Sei es im Bereich der FOUP-Be- und Entladung oder in den EFEMs. SEMI-Standards, wie zum Beispiel SEMI-S2/S8 oder spezielle Beschichtungen sind für diverse Schmalz-Komponenten anwendbar, um den Anforderungen gerecht zu werden. Spezielle Materialien für die Waferhandhabung garantieren die Einhaltung von ESD-Vorschriften.

Produkte für den Einsatz im Bereich Semiconductor ‒ FrontEnd