Rapid thermal annealing RTA und rapid thermal processing RTP, lampengeheizte Kurzzeit-Temper- und -Prozessanlagen für die Halbleiterindustrie
Koyo Thermo Systems

Koyo Thermo Systems Co., Ltd. wird in Europa vertreten durch:
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RTP-Anlagen und RTA-Anlagen

RTA- (rapid thermal annealing) und RTP-Anlagen (rapid thermal processing) arbeiten mit Lampenheizungen und ermöglichen schnelle Aufheizung und Abkühlung von Halbleiterscheiben (Silicium, Germanium, GaAs, III/V-Halbleiter, SiC) und Glaswafern (auf einem Suszeptor). Diese Kurzzeittemperanlagen werden daher vorwiegend für Anwendungen genutzt, bei denen das Substrat nur kurzzeitig auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden muss. Die hohen Aufheiz- und Abkühlraten ermöglichen kurze Prozesszeiten und halten das thermische Budget der Wafer (also die Gesamtzeit die ein Wafer hohen Temperaturen ausgesetzt ist) niedrig. Die Temperaturmessung und -steuerung erfolgt typischerweise kontaktlos über ein Pyrometer, das die Wellenlänge der ausgesandten Lichtstrahlung der Probe in die Temperatur umrechnet. Aufgrund der Anordnung der Heizung sind RTA- oder RTP-Anlagen als Einzelwaferanlagen ausgelegt, d.h. sie können nur jeweils einen Wafer gleichzeitig prozessieren. Da die Prozesszeit in der Regel sehr kurz ist, ist dieser Umstand nicht so wichtig wie bei den ansonsten für thermische Prozesse eingesetzten Vertikalöfen oder Horizontalöfen. Dennoch nimmt die Be- und Entladung der Kammer einen wesentlichen Teil der Bearbeitungszeit in Anspruch.
Koyo hat langjährige Erfahrung in der Produktion lampengeheizter RTA- und RTP-Anlagen und ist einer der Marktführer für solche Anlagen in Asien, obwohl in Europa diese Anlagen noch nicht so bekannt sind wie die Anlagen der anderen großen Hersteller Applied Materials und AST / STEAG /Mattson.

Temperaturprofil einer RTP- bzw. RTA-Anlage


Lampengeheizte RTP Anlagen

Es gibt von Koyo Thermo Systems verschiedene Versionen konventioneller, lampengeheizter RTP Systeme: mittelgroße, manuelle Anlagen (linkes Bild) vom Typ RLA1200 und vollautomatischen Systeme (rechtes Bild) vom Typ RLA3100, welche vom Aufbau her in etwa der nicht mehr produzierten Serie AST 2800 entsprechen. Auch eine neue Version für 300mm Wafer steht jetzt zur Verfügung (RLA3300). Auf Wunsch können die Anlagen unter Vakuum betrieben werden.

lampengeheizte, manuelle RTA (rapid thermal annealing) bzw. RTP (rapid thermal processing) Anlage

RLA 3100, ähnlich AST 2800

RLA 3300

RLA 1200

RLA 3100

RLA 3300

Koyo Thermo Systems RTP Anlagen bieten ein einzigartiges Halogenlampenarrangement mit zwei Sätzen gekreuzter Lampen über und unter der Probe. Der Einsatz eines patentierten Temperaturverteilungssystems führt zu einzigartig guten Temperaturgleichmäßigkeiten und Prozeßwiederholbarkeiten und vermeidet die Entstehung von Slip Lines.

Lampenhaus Koyo Thermo Systems setzt ein spezielles Lampengehäuse mit gekreuzten Lampensätzen über und unter der Probe, 6-Zonensteuerung und justierbarer Energiedichte in jeder Zone ein.
Dieses Design sichert eine excellente Temperaturgleichmäßigkeit über die gesamte Probe.

  1. Prozesskammer
  2. Suszeptor
  3. Wafer
  4. Halogenlampen
  5. Tür
  6. Reflektor
  7. IR Temperatursensor
Prozesskammer


Induktiv geheizte RTP Anlagen

Die schnelle technische Entwicklung in der Halbleiterindustrie erfordert die ständige Neu- und Weiterentwicklung von hochleistungsfähigen, aber dennoch kostengünstigen Prozessanlagen. Um diesen Anforderungen zu genügen hat Koyo seine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der thermischen Prozessierung von Halbleiterwafern in eine Zusammenarbeit mit Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. (MES) eingebracht, die große Erfahrung mit induktiven Heizsystemen hat. Gemeinsam wurde eine völlig neue, induktiv beheizte RTP Anlage entwickelt. Da die konventionellen Öfen für die Prozessierung größerer Lose von Wafern vorgesehen sind, ist es schwierig mit diesen Anlagen hohe Aufheiz- und Abkühlraten zu realisieren. Konventionelle, lampengeheizte RTP-Systeme weisen hingegen eine vergleichsweise schlechtere Temperaturgleichmäßigkeit und eine geringere Prozessstabilität auf. Die neu entwickelte Induktiv-RTP-Anlage kann fünf bis zehnmal höhere Aufheizraten als ein widerstandsbeheizter Batch-Ofen erreichen (bis zu 1.000°C/Min), ist jedoch in Hinsicht auf Temperaturgleichmäßigkeit und Stabilität diesen Öfen vergleichbar. Diese Heizmethode hilft zudem Slip-Bildung zu vermeiden und das bei diesen hohen Aufheizraten! Die Anlage ist damit sehr gut geeignet für 300mm Produktionslinien in denen sparsamer Umgang mit Energie, hohe Durchsätze, kleine thermische Budgets, flexible Produktion und geringe Kosten eine wichtige Rolle spielen. Besonders gut geeignet ist die Anlage z.B. für die Nassoxidation bei hohen Temperaturen oder das Tempern von low-k und high-k-Schichten.

Koyo Thermo Systems hat für die Prozessierung von 300mm (und 200mm) Halbleiterwafern die weltweit erste thermische RTP-Anlage mit induktiver Heizung entwickelt (IH-RTP).

Die Induktivheizung besteht aus einer Steuerung, einem Generator sowie mehreren Induktionsspulen. Die Einstrahlung erfolgt auf ein Substrat auf einem Suszeptor in der Reaktionskammer. Die Anlage enthält natürlich auch noch Automatisierungskomponenten.

induktiv beheiztes RTP System


RTP / RTA Merkmale und Eigenschaften

(1) Rapid thermal processing (max. 1.000 Cº/min)
Einzelwafer-Prozessanlage mit Heißwand-Reaktorkammer und induktiver Beheizung.

(2) Geeignet für Produktionslinen mit unterschiedlichen Anforderungen und für kleine Losgrößen.
Die Anlage ist geeignet für eine flexible Poduktion, weist ausgezeichnete RTP-Prozesswerte auf, arbeitet mit kurzen Prozesszeiten und schafft somit eine effiziente Produktion.

(3) Ausgezeichnete Temperaturgleichmäßigkeit und -reproduzierbarkeit
Mit der Anlage konnten Temperaturgleichmäßigkeit und -reproduzierbarkeit in der gleichen Größenordnung wie mit Batch-Vertikalöfen erreicht werden. (1.000 Cº +/-1Cº)

(4) Slip freier Prozess
Optimierte Waferauflage und eine gleichmäßige Aufheizung können Slip Bildung vermeiden.

(5) 30% Energieeinsparung konnt bereits nachgewiesen werden.

(6) Die Anlage kann für die verschiedensten Prozesse und Anwendungen genutzt werden, wie z.B.:

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