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XL-Substratprozesse

Automatische Produktionstechnologien für übergroße Halbleitersubstrate mit bis zu acht SiO2-Wafern

Projektbeschreibung

Die Herstellung von Mikrochips ist für die zentralen industriellen Wertschöpfungsketten und als Technologieträger von (geo-)strategischer Bedeutung. Aus der Digitalisierung von Gesellschaft und Wirtschaft entstehen für die weltweite Halbleiterindustrie neue technische Anforderungen an Design und Produktion von Halbleitern und Chips für zahlreiche Anwendungen, z.B. im Bereich alternativer Energieerzeugung, E-Mobilität, Cloud-Computing und KI.

Ziel unseres F&E-Vorhabens ist die Entwicklung einer Prozessplattform für die Produktion dieser Sonderhalbleiter, speziell für die Anforderungen im Nischenmarkt für neue Chip- und Packaging-Technologien, die sehr kleine Nanostrukturen (Integration von mehr Funktionalität) auf sehr großen Halbleiter-Substraten (mehr Fläche pro Chip und Effizienz bei der Halbleiterherstellung) realisieren können. Am Stand der Technik gibt es dafür noch keine kommerziell erhältlichen Lösungen, und wir planen daher die erstmalige Entwicklung von automatisierten Fertigungsanlagen für XL-Substrate (bis zu 1.000 × 1.000 mm) zur parallelen/gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Siliziumwafer je Prozessschritt. Mit dem vorliegenden F&E-Projekt möchte LithExx-Systems Technologieführer in dieser Nische werden und Know-how für Handling und Bearbeitung von übergroßen Substratformaten aufbauen.

LithExx-Systems ist bereits erfolgreich im Anlagenmarkt zur Herstellung von Mikrochips auf Standard-Siliziumwafern tätig. Die Produkte beruhen auf Konzepten und Lösungen, die von zwei der LithExx-Systems-Gründer in Vorläuferfirmen mitentwickelt wurden und derzeit in etwa 60 Kundenanlagen weltweit produktiv im Einsatz sind. Wir können daher auf dieses Know-how aufbauen und es für Konzepte und Lösungsansätze zur Realisierung der Ziele und technischen Herausforderungen im hier vorgestellten F&E-Projekt einsetzen. Unsere langjährigen Erfahrungen mit Problembehebungen im Produktionsablauf und der Wartung von Kundenanlagen sind besonders wertvoll für die Konzeption und Entwicklung flexibler neuer Prozess- und Automatisierungsabläufe.

Endberichtkurzfassung

Das LithExx-Systems-F&E-Projekt zur Entwicklung der Anlagenmodule und der automatisierten Verfahrensabläufe für einen „XL-Developer“ für die Chip-Produktion auf XL-Glassubstraten mittels Panel-Level Fan Out (PLFO) wurde erfolgreich abgeschlossen und am voll funktionsfähigen Prototyp validiert.

Wesentliche Projektergebnisse:

XL-Substrathandling:
Ein neu entwickeltes Robot-Modul mit Vakuum-Saugern ermöglicht die sichere Handhabung von sehr großen und bis zu 6 kg schweren Glassubstraten, selbst bei einer hohen Durchbiegung von über 4 mm.

Ressourceneffizienz:
Speziell entwickelte Zweistoffdüsen zerstäuben die chemischen Entwicklermedien mittels Stickstoff und erlauben die Aufbringung im Prozessmodul mit hochpräziser Schichtdickensteuerung. Das neue Verfahren senkt den Medienverbrauch um 80 % auf 0,5 Liter pro Prozesszyklus und XL-Substrat (vorher 2,5 Liter).

Prozessentwicklung:
Für das neue Fotolack-Entwicklungsverfahren wurde ein spezieller Drehteller für das Substrat konzipiert und das damit erreichte Ergebnis weist eine extrem hohe Homogenität und Präzision der Mikrostrukturen auf, was durch die Messdatenauswertung der verteilten Messpunkte belegt wurde.

Qualität & Nachhaltigkeit:
Beim Pilotkunden Amkor Technology wurde die Ausschussquote der Test-Chips von ursprünglich über 70 % auf unter 10 % gesenkt. Die präzise Aufbringung der Medien reduzierte den Chemikalienverbrauch und den Abfall zudem um über 50 %.

Neuheit & Innovation:
Die von uns entwickelten verfahrenstechnischen Innovationen erweitern den Stand der Technik und bilden die Basis für eine ökonomisch starke Marktposition von LithExx-Systems im Bereich der Produktion für Sonderhalbleiter.

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