Ein entscheidender Faktor für die Effektivität der Halbleitertechnik und allgemein der Reinraumtechnik ist die Ausfallquote, die nicht zuletzt durch die Partikelbelastung der Prozessumgebung bestimmt wird. Ausschlaggebend ist dabei die größte Verunreinigungsquelle, so dass nur durch die reinraumgerechte Abstimmung der verschiedenen Komponenten die technologisch erforderliche Reinheit erreicht werden kann. Kritisch ist insbesondere die Instabilität generierter Partikelemissionen nur wenig oder gar nicht geschmierter Gleitpaarungen. In reinen Bereichen erfordert die Vermeidung von Partikeln, die bei der Relativbewegung zweier Oberflächen generiert werden, einen großen technischen Aufwand und verursacht hohe Kosten. Eine erhebliche Reduzierung dieser Kosten kann durch die Optimierung des Tribosystems mit Hilfe des Einsatzes reinraumtauglicher Beschichtungen erzielt werden.
Die künftigen Anforderungen der internationalen Halbleiter-Roadmap [ITRS 03] erfordern hier innovative Lösungen. Entsprechend ITRS-Edition 2003 ist für die Zeit nach 2008 noch offen, wie die dann gültigen Reinheitsforderungen – kritische Defektgröße 30 nm, zugelassene Anzahl von Defekten > 54 nm: < 1 pro dm3 und Prozessschritt – gewährleistet werden können. Entsprechend dringlich sind Forschungsarbeiten, wie sie im Rahmen dieses Vorhabens durchgeführt wurden.
Mit dem vorliegenden Projekt sollte erreicht werden, dass die Partikelemission bei den peripheren Transport- und Handlingsystemen sowohl im Front-End (Wafer-Loader, -Sorter, -Handlingroboter, Chucks usw.) wie auch im Back-End (Bonding, Assembling, Packaging usw.) und deren Auswirkungen auf die Reinraumprozesse wesentlich vermindert werden, indem in breitem Maße bewährte und neuartige tribologische Beschichtungen für Reinraumkomponenten genutzt werden.
Dabei wurden entsprechende Schichten sowohl im Modellversuch als auch an realen Bauteilen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Einsatz geeigneter Beschichtungen auch hinsichtlich der partikulären Kontamination, die von Anlagen und Bauteilen ausgeht, deutliche Verbesserungen erzielt werden können. Ein weiterer entscheidender Vorteil der untersuchten Beschichtungssysteme ist, dass sie für Anwendungen ohne Schmierung vorgesehen sind.
Das Fraunhofer IPA und das Fraunhofer IWS danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) sowie der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) für die Bereitstellung der Fördermittel zur Durchführung des Vorhabens.
Downloads:
AIF Abschlussbericht
Schichtentwicklung (Fraunhofer IWS)
Partikelemissionsuntersuchungen (Fraunhofer IPA)
