Christian Jongeneel
De bovenkant van wafers, waarop de functionele structuur van chips wordt aangebracht, moet uiteraard vrij van smetten zijn.
Voor de onderkant was altijd minder aandacht. Het gebruik van steeds grotere wafers met daarop steeds kleinere structuren, brengt hier verandering in.
‘Als de plakken zo groot zijn, kan een deeltje aan de onderkant ervoor zorgen dat de wafer doorbuigt tijdens het proces’, legt principal scientist ing. Norbert Koster van TNO uit. ‘Bovendien kunnen deeltjes van de onderkant op de bovenkant terecht komen. Beide kunnen leiden tot fouten in het productieproces.’
TNO is een van de partners in EEMI-450, een Europees project van achttien miljoen euro om de industrie te helpen met de overstap van wafers met een doorsnede van 300 millimeter naar 450 mm. Een grotere doorsnede betekent meer chips per wafer, maar dan mag niet het percentage chips dat defect uit de productie komt, stijgen.
Om het probleem van de vuile achterkant aan te pakken, heeft TNO in haar cleanroom een proefopstelling gebouwd, die drie reinigingstechnieken combineert. De komende maanden gaat een team van vijf man aan de slag om te onderzoeken of dit het gewenste resultaat oplevert. Koster: ‘We weten niet zeker of dit haalbaar is, maar we hebben goede hoop dat het succesvol zal zijn.’
De eerste techniek, bedoeld om de grootste deeltjes te verwijderen, maakt gebruik van een soort kleverige rubber rollen.
De tweede techniek is elektrostatisch reinigen, bedoeld om kleinere deeltjes aan te pakken. Dit werkt door met behulp van uv-licht of een elektrisch veld een lading aan de deeltjes te geven, waarna een hoogspanningsveld ze van het oppervlak aftrekt.
Voor de kleinste deeltjes is de derde techniek, een plasmabehandeling, bedoeld. Veel plasma’s bevatten ionen en elektronen met hoge snelheden, zodat het plasma bijna als schuurpapier werkt. TNO bezit een technologie die het oppervlak milder behandelt. Het plasma kan zowel oxideren als reduceren.
Koster: ‘We bestuderen het effect van deze drie technologieën afzonderlijk, maar ook in samenhang. Je zou bijvoorbeeld met uv-licht de deeltjes van het oppervlak kunnen laten springen, om die vervolgens in het plasma te verbranden, zodat je zeker weet dat ze niet elders weer neerkomen.’
Een belangrijk voordeel van de drie technologieën is dat ze ‘droog’ zijn. Er komen geen chemicaliën aan te pas, die milieuproblemen kunnen geven en bovendien naderhand een energie- en tijdslurpende droogstap vereisen.
TNO onderzoekt de komende maanden niet alleen de effectiviteit van de reiniging, maar ook hoe deze het best in te passen valt in de bestaande productieprocessen zonder de verwerkingstijd of de kosten te ver op te drijven. De ultieme maatstaf is toch hoe chips zo snel en goedkoop mogelijk te produceren zijn.
