Maschinen für die Halbleiterindustrie

Diffusionsöfen spielen bei der Halbleiterherstellung eine wichtige Rolle. Sie nutzen präzise Heizprozesse mit Strahlungs- und Konvektionsheizung. Die Temperatur in den verschiedenen Zonen muss genau kontrolliert werden, ebenso wie die Temperaturgradienten, um eine gleichmäßige Diffusion von Verunreinigungen in die Siliziumwafer zu gewährleisten. Diese Öfen steuern auch sorgfältig die Temperaturanstiegs- und Abkühlungsraten, um eine thermische Belastung der Wafer zu vermeiden. Moderne Diffusionsöfen verfügen heute über fortschrittliche Steuerungen zur Überwachung kritischer Prozessparameter in Echtzeit, um Prozessfehler in dieser kritischen Phase des Halbleiterherstellungsprozesses zu vermeiden.

Ein weiterer kritischer Prozess bei der Herstellung von Silizium-Wafern ist die sogenannte Aufdampfung. Dieser Prozess umfasst thermische Verfahren, bei denen die Ausgangsmaterialien (sogenannte Precursoren) in einen Dampfzustand erhitzt werden und dann auf dem Wafersubstrat kondensieren. Diese Methode ermöglicht präzise und kontrollierte Dünnschichtbeschichtungen sowohl für Siliziumwafer als auch für optische Beschichtungen wie Displays und PV-Arrays. Aufdampfsysteme umfassen verschiedene Stufen, die jeweils eine präzise Temperaturkontrolle erfordern, um gleichmäßige und qualitativ hochwertige Abscheidungen zu gewährleisten.

Siliziumwafer sind sehr zerbrechlich und eine präzise Erkennung ist erforderlich, um die Position und das Vorhandensein der Wafer während des Wafertransfers und auch bei automatischen Be- und Entladevorgängen zu erkennen. In den meisten Fällen ist der Einbauraum sehr begrenzt und die Erkennungssensoren müssen flexibel montiert und leicht eingestellt werden können. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die hohe Immunität gegenüber externen Störungen, da letztere zu Fehldetektionen und hohen Ausschusskosten führen können.

Reinigungsanlagen für Siliziumwafer sind in der Halbleiterindustrie unerlässlich, um die Reinheit und Integrität der Wafer zu erhalten. Diese Anlagen verwenden eine Kombination aus chemischen, mechanischen und auf Reinstwasser basierenden Verfahren, um Verunreinigungen, Partikel und organische Rückstände von der Waferoberfläche zu entfernen. Die Ausrüstung umfasst in der Regel Ultraschallbäder, Chemikalientanks, Schleuderspültrockner und Wäscher, die alle darauf ausgelegt sind, ein hohes Maß an Sauberkeit zu erreichen. Präzision ist das A und O, denn selbst kleinste Verunreinigungen können die Leistung der Halbleiter beeinträchtigen. Saubere Wafer führen zu höheren Erträgen und besserer Qualität, was diese Reinigungssysteme in der Halbleiterherstellung unverzichtbar macht.

Halbleiter-Testgeräte spielen eine entscheidende Rolle bei der Bewertung der Funktionalität und Leistung von integrierten Schaltungen und Halbleitergeräten. Heizkomponenten werden oft zu verschiedenen Zwecken in Testsysteme integriert. Eine Hauptfunktion ist der Temperaturtest, bei dem das Halbleitergerät verschiedenen Temperaturbereichen ausgesetzt wird, um seine Leistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu bewerten.
Heizelemente, wie z.B. Widerstandsheizungen oder Peltier-Geräte, werden verwendet, um die Temperatur des zu testenden Geräts präzise zu steuern. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da viele Halbleiterbauelemente bei verschiedenen Temperaturen ein unterschiedliches Verhalten zeigen und gründliche Tests in extremen Temperaturbereichen notwendig sind, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Reflow-Öfen werden in der Regel für SMT-Komponenten (Surface Mount Technology) verwendet. Diese Öfen verwenden ein Fördersystem, um Leiterplatten durch ein sorgfältig kontrolliertes Wärmeprofil zu führen. Die präzisen Temperaturzonen des Ofens schmelzen die Lötpaste und schaffen so starke elektrische Verbindungen zwischen Komponenten und Leiterplatten. Dieser Prozess gewährleistet Zuverlässigkeit und Konsistenz und eignet sich daher für hochdichte und miniaturisierte Elektronik. Das Wellenlöten hingegen wird hauptsächlich für durchkontaktierte Bauteile verwendet. Bei diesem Verfahren wird eine Welle aus geschmolzenem Lot über die Leiterplatten geführt.

Klimakammern werden häufig bei Halbleitertests und der Bewertung der Zuverlässigkeit eingesetzt. Diese Kammern bieten kontrollierte Umgebungen, in denen Halbleiterbauelemente verschiedenen Temperatur- und Feuchtigkeitsniveaus ausgesetzt werden, um Konstruktionsfehler oder Lebensdauerprobleme aufzudecken. Klimakammern können auch als Teil eines Burn-in-Systems verwendet werden, bei dem die zu testenden Geräte (DUT) sowohl Temperatur- als auch elektrischem Stress ausgesetzt werden, um eine reale Anwendung zu simulieren. Durch die Beschleunigung bestimmter physikalischer Fehlerquellen können Hersteller sicherstellen, dass das Endprodukt unter verschiedenen Einsatzbedingungen den Kundenspezifikationen entspricht.