Im Bereich der Wärmeabgabe gilt: Der thermische Rahmen ist keine Empfehlung – es handelt sich dabei um eine Grenze, die nicht überschritten werden darf. Eine Abweichung von einem halben Grad während des Oxidationsprozesses oder eine ungleichmäßige Wärmeverteilung in dem Ofen führen schnell zu einer Verringerung der Dicke der Schichten, zu Abweichungen in der Breite der Linien sowie zu Verlusten in der Produktqualität. Die Folgen sind längere Stillstände der Maschine sowie höhere Kosten für das Photoresist-Material. Was man braucht, ist ein Heizelement, das die gewünschte Temperatur auch dann konstant hält, wenn sich die Bedingungen im Prozess ändern und der Reinraum weiterhin Druck ausübt.
Was wirklich wichtig ist: Wir bauen Oxidationsheizelemente um schnelltreibende Quarz-Halogenlampen herum. Diese Lampen sind auf kurzwelliges und mittelwelliges Licht abgestimmt, damit sie mit der Absorption im Silizium- und Oxidschichtsystem übereinstimmen. Dadurch entsteht eine direkte, kontrollierbare Wärmeabgabe mit geringer thermischer Trägheit. Die Temperatur erreicht somit schnell den gewünschten Wert. In der aktiven Zone erwartet man eine Homogenität der Temperatur innerhalb von ±0,1°C sowie eine solche Reproduzierbarkeit, dass die kritischen Abmessungen von Charge zu Charge stabil bleiben.
Die Geräte sind für den Einsatz in Reinräumen der Klasse 1–100 geeignet. Wir wählen Materialien und Verbindungen aus, die die Bildung von Partikeln und das Ausgasen minimieren. In der Praxis bedeutet das weniger Partikel auf dem Wafer, weniger Ausschusswaren sowie Planungsmöglichkeiten für Wartungsarbeiten.
Warum das funktioniert: Diese Heizelemente eignen sich für Oxidationsöfen sowie für die Ofeneinheiten, die vor der Lithografie stehen. Bei weicherem bzw. härterem Oxidationsprozess sorgt eine stabile, gleichmäßige Wärmeabgabe für ein konstantes Photoresist-Profil sowie eine gute Haftung des Photoresists – dadurch werden mehrere Überarbeitungen vermieden und die Investitionen in die Photomaske besser geschützt. Bei der Oxidation unterstützt eine präzise Temperaturregelung eine konstante Dicke und Stoffzusammensetzung des Oxids – dadurch bleibt die elektrische Leistung konstant.
Der Energieverbrauch wird reduziert, da die Lampen nur dann Wärme abgeben, wenn sie benötigt wird – mit minimalen Leerlaufverlusten. Was die Zuverlässigkeit angeht: Unsere Geräte haben bereits über 5.000 Stunden lang ohne größere Ausfälle funktioniert – auch bei 24/7-Betrieb.
Worauf man achten muss: Bei der Installation ist besonders auf die Schnittstelle zum Gerät zu achten – die Montage-Toleranzen, die Ausrichtung der Lampen sowie der Kühlfluss müssen zur Konstruktion der Maschine passen. Man sollte mit einer kurzen Inbetriebnahmephase rechnen, um die PID-Parameter an die thermischen Eigenschaften des Raumes anzupassen.
Die Heizelemente funktionieren mit Standard-Quarzhalterungen sowie gängigen Stromversorgungssystemen. Allerdings muss man sie an die Geometrie des Reflexors anpassen, damit die Homogenität gewährleistet bleibt. Auch bei präziser Steuerung können mit der Zeit Abweichungen auftreten. Regelmäßige Kalibrierungen sind daher notwendig – nur so kann der Prozess stets im gewünschten Rahmen bleiben.