半导体制造中采用的高真空工艺

可靠、精确、洁净室兼容:适用于 ALD、干法刻蚀等技术流程的自动化解决方案。

高真空工艺是芯片和半导体制造中许多关键步骤的常用技术。 在高度敏感的环境中,即使最微小的颗粒也可能对工艺造成不利影响或导致部件损坏,因此,实现最高等级的精度、纯度和可重复性至关重要。 Festo 提供的自动化解决方案不但技术先进、性能可靠,而且始终与洁净室兼容,可以精准满足这些要求。

高真空中的典型应用包括沉积、刻蚀、离子注入等工艺。 这些工艺的压力范围通常在 10-⁶ 至 10-⁸ mbar 之间,对材料的耐受性、温度控制、速度和工艺气体控制的重复精度要求极高。 Festo 凭借创新型部件和系统解决方案,帮助客户确保工艺质量、最大程度缩短停机时间,以及力争实现最高产量。 无论是温度稳定的气体阀、低颗粒晶圆搬运装置还是高能效驱动,我们提供的解决方案产品都能无缝集成到现有装置中,同时为技术的进一步发展留下空间。

半导体工业中的高真空制造工艺

FOUP 和 EFEM 吹扫:防止污染

对容纳 300 mm 晶圆的 FOUP 进行氮气吹扫时,需要吹扫运输容器,以防止氧化和颗粒污染。 EFEM 中会生成层流,将 EFEM 模块内的颗粒物向下冲刷,以此确保晶圆上没有颗粒物。

我们的产品:采用压电技术的高效阀,如 VEAD、VEFCVEMD

Load-Lock 再生:精准控制真空

“Load-Lock”是大气压区与高真空之间的闸门,在大气压下将晶圆插入其中、抽真空,然后送入传送室。 加工完成的晶圆也通过这种方式返回 EFEM。 为此需要再次给加压锁轻微通风。 Festo 阀按照规定的压力曲线精准控制再生过程。 这样不但能防止湍流、热应力,还可降低机械负荷。

推荐产品:流量调节阀 VEAD、质量流量控制器 质量流量控制器 VEFCVEFC

晶圆搬运:节省空间,安全传递

Festo 使用“倒置龙门架”在 FOUP 和 Load-Lock 之间搬运晶圆。 这种笛卡尔机器人可以确保晶圆在大气环境中安全、快速地移动。 这项解决方案紧凑小巧,非常适合集成到现有 EFEM 中。

推荐产品:电缸 ELGD

气箱中的工艺气体控制:精确的气体流量

每个工艺室都配备一个或多个附属气箱。 作为装置的组成部分,气箱使用高纯度不锈钢阀门控制所需的工艺气体,或者用于制备混合气体。

Festo 为这种应用提供专用阀,满足客户再安装空间、使用寿命、切换速度等方面的苛刻要求。

推荐产品:阀岛 VTOC、单阀 阀岛 MH1MH1

高温下的 ALD 工艺气体控制:毫秒级切换

原子层沉积 (ALD) 装置对气阀的要求格外高。 在此工艺中,需要在几毫秒内以最高重复精度执行始终相同的运动顺序:引入工艺气体,然后用惰性气体吹扫。 期间,气态介质的高温会给阀门造成高负荷。 用于先导控制介质阀的专用 MH2 快速切换阀经过认证,可在高达 120 °C 的环境中使用,为实现稳定且精准重复的 ALD 工艺提供理想的解决方案。

推荐产品:快速切换阀 电磁阀 MH2, MH3, MH4MH2

晶圆顶针升降机:精确且具有力检测功能

高真空条件下的晶圆顶针升降机可在工艺室内低振动定位晶圆。用户可以选择使用 1 台驱动或 3 台同步驱动运行。 此外还可实现基板无振动定位,精度高达微米级别。 气动解决方案以低振动方式运行,可以避免晶圆移动。 Festo 解决方案的优势在于,系统可以识别将晶圆从 ESC 提起所需的力, 从而大幅降低晶圆出现微裂纹甚至完全破损的风险。 与电气系统相比,气动解决方案的设备更加紧凑,而且可以减少靠近工艺室的电机等电气部件。这是因为所需的阀岛及其控制机构可以定位在距离工艺室较远的位置。

推荐产品:阀岛 VTEP、控制器 CPX-E、传感器 位置变送器 SDAT-MHSSDAT

智能 Gate Valve Control:高速、低振动

这项解决方案可以在闸阀(也称为传输阀或狭缝阀)开关过程中大幅减少振动。系统可以在不影响循环时间的情况下平稳启动和制动。 角座阀也可以通过这种方式实现高效控制。

管座升降机:结构紧凑,无热量导入

基座升降机尤其常见于喷涂装置。 此系统可确保工艺室内的基板或晶圆相对于等离子体和喷淋头处于正确位置。

除电气解决方案外,Festo 还提供通过气缸实现校准的解决方案。 这一气动解决方案的安装面积通常较小,同时还可免去电机控制器、电机等热源。

冷却和调温:-80 °C 至 +100 °C 之间

对于许多半导体制造工艺来说,精确合适的温度至关重要。 一方面,生产商必须精确加热静电 Wafer Chuck (ESC),将晶圆加热至所需温度,以此实现稳定、安全的工艺。 另一方面,为了长期可靠运行,等离子体发生器、工艺室等装置组件需要冷却。 VZXA 阀可在 -80 °C 至 +100 °C 之间可靠地调节冷却和加热介质。 这些阀门既可作为单阀使用,也可作为定制阀块使用,非常灵活。

推荐产品:角座阀 角座阀 VZXAVZXA

盖子升降机:安全开启和关闭

每个工艺室以及 Load-Lock 和传送室,都应该配备一个可在需要时打开的盖子。 进行维护和检修时,必须能安全打开和关闭盖子。 Festo 提供能灵活集成到现有装置中的电气和气动解决方案。 如有需要,还可添加安全技术。

在高真空下实现安全工艺,有效提高产量


您可借助 Festo 为真空应用量身定制的自动化解决方案,应对半导体生产中遇到的各种挑战。 这样一来,您不但能持续稳定当前工艺,还可提高质量、增加循环次数,最大程度提高产量。

选择 Festo 技术,意味着您可以获得卓越的产品质量,在竞争中立于不败之地:

  • 冷却和调温:为了实现最佳喷涂和刻蚀效果,Festo 解决方案将 Wafer Chuck、工艺室和等离子束精确调至合适的温度。
  • 控制高温工艺气体:我们为您提供适合各种应用的定制阀门,比如 UHP 阀、经典气体棒、ALD 阀等。
  • 温和搬运提高产量:由于在气动晶圆搬运过程中采用创新型力检测技术,Festo 解决方案可有效减少因微裂纹或破损造成的次品,同时最大程度减少能量输入。

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利用压电技术减少氮气消耗

我们的博客文章《采用压电技术的阀可以降低氮气消耗量》为您介绍如何在 FOUP 吹扫过程中,借助 VEFC 和 VEAD 将氮气消耗量降低 75%。 上述两款阀是专门针对惰性气体计量开发出的产品,具有动态性能高、颗粒生成少、使用寿命长等优点。


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常见问题解答

哪些工艺属于半导体制造中的高真空领域?在这方面,Festo 为您提供哪些解决方案?

在半导体生产中,沉积、离子注入、干法刻蚀等高真空工艺和晶圆前端设备 (WFE),对纯度、除气和可靠性的要求格外高。 Festo 为此提供专门开发的自动化解决方案:兼容真空环境的驱动、阀门和运输系统,即使在高温、腐蚀性介质等极端条件下,也能精确、安全地工作。 Festo 部件不但含颗粒物少,还可灵活集成在狭小的安装空间内。 Festo 在半导体行业拥有多年丰富经验,可以在您打造高效、可重复的故障安全型工艺过程中为您提供支持。

在高真空工艺的工艺气体搬运和计量方面,Festo 提供哪些解决方案?

在高真空工艺流程中,安全搬运工艺气体至关重要。 这里涉及到的气体,一般都具有腐蚀性或反应性,而且于健康有害。 通常情况下,以高重复精度精准引入气体,是各工艺步骤取得成功的关键。 无论载气还是清洁气体,抑或刻蚀工艺、高动态 ALD(原子层沉积)工艺的实际工艺气体,都是如此。 Festo 为您的气动 UHP 阀提供合适的解决方案,帮助您实现经济高效的控制,比如经典气棒和适用于高温应用的 ALD 阀等。 我们可以为各种应用提供合适的阀门技术。

Festo 能为半导体制造中的工具平台、Load-Lock、传送室以及实际真空应用提供哪些解决方案?

我们能够对狭缝阀、闸阀和传输阀进行智能控制,既可显著减少工具振动,也能最大程度减少颗粒生成和颗粒抖动, 此外还能保护阀密封件。 除狭缝阀和传输阀外,角阀也可以通过气动技术进行控制。 另外一项重要应用是加压锁等真空室的再次生成。 经济高效、适用于惰性气体的 Festo 质量流量控制器 (MFC) 能够可靠、经济地再生真空空间。

Festo 针对晶圆等基质的搬运提供了哪些特殊解决方案?

无论是 300 mm 硅晶圆、150/200 mm SiC 晶圆,还是 Advanced Packaging 中的面板,Festo 都能提供专门的基板搬运解决方案。 高真空室顶针升降机就是其中一项重要应用。 借助这项解决方案,晶圆能以可控的力度,实现轻柔的端对端移动,或在工艺中实现微米级定位,这样不但能最大程度减少能量输入,甚至无需在腔室附近额外安装电机控制器。 我们还提供包括基座升降机和紧凑型晶圆末端执行器等在内的其他解决方案,后者装备集成式对准器,可在狭小空间内实现精确对准。

Festo 在高真空工艺温度控制方面提供哪些解决方案?

实现工艺气体、基板和工艺部件的精确调温,对于喷涂和刻蚀工艺的质量至关重要。 温度持续升高给半导体制造商带来的挑战越来越大。 Festo 为此推出的智能温度控制解决方案,可以安全、高效地对 Wafer Chuck(静电卡盘/ ESC)、工艺室、等离子源、射频发生器等进行冷却或调温。 Festo 系统可以实现可靠的温度控制,为您的装置带来稳定的工艺、更高的产量和更长的使用寿命。