In der Fertigungsstätte führen thermische Schwankungen während der Oxidationsprozesse nicht nur dazu, dass die Ausbeute sinkt – sie können sie sogar vollständig zerstören. Einige Zehntelgrad Unterschiede auf der Wafer-Oberfläche führen zu Uneinheiten in der Dicke des Oxidschichts, zu Risiken für die Integrität des Gates sowie zu Unregelmäßigkeiten bei der Verarbeitung des Photoresists. All das hat direkte Auswirkungen auf den Lithografieprozess. Man benötigt Heizelemente, die als fester Bestandteil des Prozesses gelten können – und nicht als weitere Variable, um die man sich kümmern muss.
Technisch gesehen ist es wichtig, eine zuverlässige Kontrolle zu haben. Unsere Heizelemente für die Oxidation der Wafer gewährleisten eine Konstanz von ±0,1 °C über die gesamte Waferoberfläche. Dadurch entstehen wiederholbare Temperaturprofile in den Oxidationsöfen und -modulen. Das auf Quarz basierende Strahlungsdesign sorgt dafür, dass nur wenige Partikel entstehen, und entspricht somit den Anforderungen von Reinräumen der Klasse 1–100. Dadurch bleiben die Partikelformen auch bei langen Produktionszyklen konstant.
Eine schnelle Steuerung der Temperatur hilft dabei, strenge Temperaturregeln einzuhalten. Eine stabile Emittivität sowie präzise Steuerung der verschiedenen Bereiche verhindern Unregelmäßigkeiten in der Dicke der Schicht. Die Leistung bleibt auch nach mehr als 5.000 Betriebsstunden innerhalb enger Toleranzen – dadurch bleiben kritische Abmessungen sowie die Stoffzusammensetzung des Oxids erhalten.
Bei der Oxidation ist Gleichmäßigkeit der Schlüssel zur Kontrolle der Filmschichtdicke und zur Zuverlässigkeit der Geräte. Bei der Verarbeitung des Photoresists sorgt dieselbe thermische Kontrolle dafür, dass sowohl der weiche als auch der harte Oxidationsprozess im vorgegebenen Rahmen ablaufen – dadurch bleibt die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke sowie des Seitenwalls gewährleistet. Das Ergebnis sind höhere Wiederholbarkeit zwischen den Chargen, weniger Nacharbeiten sowie Planbarkeit der Produktionszyklen.
Durch effizientes Strahlungsmanagement und schnelles Abkühlen wird der Energieverbrauch minimiert. Zudem reduziert die für Reinräume geeignete Konstruktion die Anzahl der Kontaminationen direkt in der Heizzone.
Hier sind die praktischen Aspekte, die dafür sorgen, dass dieses System funktioniert. Die Heizelemente müssen genau auf die Geometrie der Heizzone ausgerichtet werden – eine falsche Montage kann zu lokalen Hitzepunkten führen. Außerdem muss die Spannung im vorgeschriebenen Bereich liegen und die Reflektorflächen müssen sauber gehalten werden – andernfalls geht die Gleichmäßigkeit verloren.
Nach den Abkühlzyklen sollte das System kurz aufgewärmt werden, bevor es wieder in den Bereich von ±0,1 °C gelangt. Zudem sollte die Integration mit dem vorhandenen Ofensteuergerät sowie den Thermomonitoren berücksichtigt werden, damit die Einstellwerte direkt am Wafer überprüft werden können.