Auf der Wafer-Oberfläche bedeutet eine Temperatur von 90 °C nicht nur ein bestimmtes Temperaturniveau – es handelt sich dabei auch um die Grenze, innerhalb derer die Linienbreite kontrolliert werden kann. Wenn man die Retentionsrate des Photoresists um einen halben Grad erhöht, entstehen beim Herstellen der Wafer Druckfehler, die erst nach der Entwicklung sichtbar werden. Deshalb haben wir eine Infrarotlampe für die Geräte von Applied Materials entwickelt, um diese Abweichungen zu minimieren.
Was technisch wichtig ist:
Es handelt sich um Kurzwellen-Infrarotlicht, das so eingestellt ist, dass es mit der Absorption des Photoresists übereinstimmt. Die wirklich wichtige Eigenschaft ist die thermische Homogenität: ±0,1 °C über die gesamte Wafer-Oberfläche während des Trocknungsprozesses. Das wird mit kalibrierten Thermoelementen unter dem Einfluss von Prozessgasen gemessen – und dieses Niveau bleibt während des gesamten Trocknungsprozesses konstant. Die Quarzkapsel sowie die keramischen Bauteile sind für den Einsatz in Reinräumen geeignet und wurden für einen Betrieb in Klasse 1–100 entwickelt – ohne dass es zu Partikelbildung kommt, sobald der Prozess im Gleichgewicht ist.
Die Wiederholgenauigkeit liegt bei 1 % über 5.000 Stunden hinweg – dadurch bleibt die Linienbreite von Lot zu Lot konstant.
Warum das wichtig ist:
Die Geräte von Applied Materials arbeiten in sehr engen thermischen Schwellenbereichen. Die Verarbeitung des Photoresists ist außerdem empfindlich gegenüber der Geschwindigkeit der Temperaturänderungen sowie der Zeit, in der die Temperatur auf einem bestimmten Niveau gehalten wird. Die Lampe kann direkt in die vorhandene Kammer eingebaut werden, ohne dass sich die mechanische Anschlussstruktur ändern muss. Die Steuerung reagiert schnell genug, um die Temperatur während des Wechsels der Gase sowie bei Öffnung/Schließung der Tür auf dem gewünschten Niveau zu halten.
Dadurch werden weniger Nacharbeiten nötig – somit verbessert sich die Ausbeute. Zudem wird Energie eingespart, denn die Lampe heizt nur dann auf, wenn es benötigt wird, anstatt ständig im Betrieb zu sein. Wenn das thermische Profil stabil bleibt, kann man sich um die Kontrolle der Temperatur keine Sorgen mehr machen.
Praktische Details:
Die Lampe funktioniert mit den üblichen Anschlüssen und Steuerungssystemen von Applied Materials. Dennoch muss man sicherstellen, dass die richtigen Anschlüsse und Halterungen verwendet werden – je nach Version des Geräts sowie der Aufbauweise der Kammer. Es sollte zunächst eine kurze Qualifikationsprüfung durchgeführt werden, um die Temperatur in Beziehung zur Waferstruktur zu bestimmen und den optimalen Einstellungswert festzulegen. In Reinräumen mit hoher Luftfeuchtigkeit sollten die Kühlleitungen trocken und gut belüftet sein – sonst kann Kondenswasser dazu führen, dass der Prozess gestoppt wird. Sobald alles ausgelegt ist, ist keine weitere Kalibrierung mehr notwendig – abgesehen von den üblichen Sensorüberprüfungen.