Prozesse im Hochvakuum sind das Fundament vieler kritischer Schritte in der Chip- und Halbleiterfertigung. In hochsensiblen Umgebungen, wo selbst kleinste Partikel Prozesse stören oder Bauteile beschädigen können, kommt es auf maximale Präzision, Reinheit und Wiederholgenauigkeit an. Festo bietet dafür Automatisierungs-Lösungen, die exakt auf diese Anforderungen abgestimmt sind – technologisch führend, zuverlässig und konsequent reinraumgerecht.
Zu den typischen Anwendungen im Hochvakuum zählen Verfahren wie Deposition, Etch oder Ionenimplantation. Sie finden oft in Druckbereichen zwischen 10⁻⁶ und 10⁻⁸ mbar statt und stellen höchste Anforderungen an Materialbeständigkeit, Temperierung, Schnelligkeit und Wiederholgenauigkeit der Prozessgassteuerung. Mit innovativen Komponenten und Systemlösungen unterstützt Festo seine Kunden dabei, ihre Prozessqualität zu sichern, Stillstandzeiten zu minimieren und höchste Ausbeuten zu erzielen. Ob es um temperaturstabile Gasventile, partikelarmes Waferhandling oder energieeffiziente Antriebe geht – wir liefern Lösungen, die sich nahtlos in bestehende Anlagen integrieren lassen und gleichzeitig Raum für technologische Weiterentwicklung bieten.
Beim der Stickstoffflutung der FOUPs für 300-mm-Wafer geht es um die Spülung des Transportbehälters zur Vermeidung von Oxidation und Partikelkontamination. Bei EFEMs wird ein laminaren Durchfluss erzeugt, der Partikel innerhalb des EFEM-Moduls nach unten spült und somit Partikelfreiheit auf dem Wafer sichergestellt.
Unsere Produkte: hocheffiziente Ventile mit Piezotechnologie wie VEAD, VEFC, VEMD.
Die Schleuse zwischen atmosphärischem Bereich und Hochvakuum, das sogenannte Load-Lock, bei atmosphrischen Druck wird ein Wafer eingelegt, evakuiert und anschließend in die Transferkamme gegeben. Fertig prozessierte Wafer gelangen so auch wieder zurück in die EFEM. Hierfür wird das Load Lock wieder schonend belüftet. Festo Ventile steuern den Regenerierungsprozess exakt entlang vorgegebener Druckkurven. Dies verhindert Turbulenzen, Hitzespannungen und reduziert mechanische Belastungen.
Empfohlene Produkte: Durchflussregler VEAD, Massendurchflussregler VEFC
Für das Waferhandling zwischen FOUP und Load-Lock setzt Festo auf ein „Inverted Gantry“. Dieser kartesische Roboter gewährleistet ein sicheres und schnelles Bewegen der Wafer in atmosphärischer Umgebung. Die Lösung ist platzsparend und ideal für die Integration in bestehende EFEMs.
Empfohlene Produkte: Elektrische Achse ELGD
Jede Prozesskammer hat eine oder mehrere zugehörige Gasboxen. Dabei handelt es sich um den Teil der Anlage, in dem mittels hochreiner Edelstahlventile die erforderlichen Prozessgase gesteuert, oder Gasgemische hergestellt werden.
Festo bietet für diese Anwendung spezielle Ventile, die die Anforderungen an Bauraum, Lebensdauer und Reproduzierbarkeit der Schaltgeschwindigkeiten erfüllen.
In Anlagen zur Atomic-Layer-Deposition (ALD) sind die Anforderungen an die Gasventile besonders hoch. Der Prozess verlangt innerhalb weniger Millisekunden einen stets identischen Ablauf mit maximaler Wiederholgenauigkeit: das Einleiten der Prozessgase, gefolgt vom Spülen mit Inertgas. Die hohen Temperaturen der gasförmigen Medien stellen dabei eine hohe Belastung für die Ventiltechnik dar. Als ideale Lösung für einen wiederholgenauen und stabilen ALD-Prozess ist das spezielle Schnellschaltventil MH2 zur Vorsteuerung der Medienventile für Umgebungstemperaturen bis zu 120 °C zugelassen.
Empfohlene Produkte: Schnellschaltventil MH2
Der Wafer-Pin-Lift im Hochvakuum ermöglicht eine vibrationsarme Positionierung des Wafers innerhalb der Prozesskammer, hierbei kann wahlweise mit einem Antrieb, oder mit 3 synchronisierten Antrieben gearbeitet werden. Auch Positionier-Bewegung des Substrats ohne Vibrationen ist mit einer Genauigkeit von bis zu einem Mikrometer möglich. Die pneumatischen Lösungen arbeiten vibrationsarm und vermeiden so den sogenannten Wafer-Walk. Der Vorteil der Lösung von Festo besteht darin, dass das System die notwendige Kraft erkennt, um den Wafer von der ESC anzuheben. Dadurch wird das Risiko von Mikrorissen im Wafer bzw. gar kompletten Waferbrüchen deutlich reduziert. Die pneumatische Lösung ist kompakter als elektrische Systeme und reduziert elektrische Komponenten wie Motoren nahe der Kammer, denn die benötige Ventilinsel und deren Ansteuerung kann in einer größeren Entfernung zur Prozesskammer positioniert werden.
Empfohlene Produkte: Ventilinsel VTEP, Steuerung CPX-E, Sensor SDAT
Die Lösung reduziert Vibrationen beim Öffnen und Schließen von Gate-Valves, auch Transfer- oder Slit-Valves genannt, um ein Vielfaches. Das System erlaubt ein sanftes Anfahren und Abbremsen, ohne die Taktzeit zu beeinträchtigen. Auch Eckventile (Angle Valves) lassen sich so effizient regeln.
Den Pedestal-Lift findet man insbesondere in Beschichtungsanlagen. Das System stellt sicher, dass das Substrat bzw. der Wafer in der Prozesskammer in der richtigen Position zum Plasma und Showerhead ausgerichtet ist.
Neben elektrischen Lösungen bieten wir auch die Möglichkeit, die Ausrichtung mit einem pneumatischen Antrieb zu realisieren. Der Vorteil hierbei ist, dass pneumatische Lösungen in der Regel einen kleineren Footprint besitzen und Hitzequellen wie Motorcontroller oder Motor gespart werden.
Die jeweils exakt richtige Temperatur ist in vielen Prozessen der Halbleiter-Fertigung entscheidend. Einerseits muss die Electro-Static-Wafer Chuck (ESC) punktgenau erhitzt werden, um die Wafer für stabile und sichere Prozesse auf die erforderliche Temperatur zu bringen. Andererseits erfordern Anlageteile wie Plasmagenerator oder Prozesskammer einer Kühlung, um dauerhaft zuverlässig arbeiten zu können. Das Ventil VZXA regelt Kühl- und Heizmedien zwischen -80 °C und +100 °C zuverlässig. Die Ventile sind flexibel einsetzbar – als Einzelventil oder in kundenspezifischen Ventilblöcken.
Empfohlene Produkte: Schrägsitzventil VZXA
Jede Prozesskammer, sowie das Load-Lock und die Transferkammer haben einen Deckel der sich bei Bedarf öffnen lässt. Für Wartung oder Service muss der Deckel sicher geöffnet und geschlossen werden können. Festo bietet sowohl elektrische als auch pneumatische Lösungen, die sich flexibel in bestehende Anlagen integrieren lassen. Sicherheitstechnik kann bei Bedarf ergänzt werden.
Meistern Sie die Herausforderungen Ihrer Halbleiter-Produktion mit unseren passgenauen Automationslösungen für Vakuum-Anwendungen. Damit können Sie Ihre laufenden Prozesse nachhaltig stabilisieren und zugleich Qualität und Taktzahl steigern sowie die Ausbeute maximieren.
Mit unseren Technologien setzen Sie auf Qualität, die sich im Wettbewerb bezahlt macht:
In unserem Blogartikel "Stickstoffverbrauch senken dank Ventilen mit Piezotechnologie" erfahren Sie, wie Sie mit VEFC und VEAD den Stickstoffverbrauch beim Spülen von FOUPs um bis zu 75% reduzieren können. Diese Ventile wurden speziell für die Dosierung von Inertgasen entwickelt und bieten Vorteile wie hohe Dynamik, geringe Partikelgenerierung und lange Lebensdauer.
In der Halbleiterfertigung verlangen Hochvakuum-Prozesse und Wafer-Front-End-Equipment (WFE) wie Deposition, Ionenimplantation oder Dry Etching besonders hohe Anforderungen an Reinheit, Ausgasung und Zuverlässigkeit. Wir bieten dafür speziell entwickelte Automatisierungslösungen: vakuumtaugliche Antriebe, Ventile und Handlingsysteme, die auch unter extremen Bedingungen – etwa hoher Temperatur oder aggressiven Medien – präzise und sicher arbeiten. Unsere Komponenten sind partikelarm und lassen sich auch in engen Einbauräumen flexibel integrieren. Mit unserer langjährigen Erfahrung in der Halbleiterindustrie unterstützen wir Sie dabei, Prozesse effizient, reproduzierbar und ausfallsicher zu gestalten.
Bei Hochvakuumprozessen ist ein sicheres Handling der Prozessgase essenziell. Die hierfür maßgeblichen Gase sind in der Regel entweder korrosiv oder reaktiv und immer gesundheitsschädlich. In der Regel ist das präzise Einleiten mit bestmöglicher Wiederholgenauigkeit der Schlüssel für den Erfolg des jeweiligen Prozessschritts. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um ein Trägergas, ein Reinigungsgas oder das eigentliche Prozessgas für einen Ätzprozess oder einen hochdynamischen ALD-Prozess (Atomic Layer Deposition) handelt. Festo bietet Ihnen die passende Lösung für die wirtschaftliche Regelung Ihrer pneumatischen UHP-Ventile, wie klassische Gas-Sticks oder ALD-Ventile für Hochtemperaturanwendungen. Wir haben für jede Anwendung die passende Ventiltechnik.
Bei der smarten Steuerung von Slit-Valves, Gate-Valves und Transfer-Valves lässt sich einerseits die Vibration im Tool signifikant reduzieren und andererseits die Partikelgenerierung sowie das sogenannte „Particle-Stuttering“ verringern. Dabei wird zudem die Dichtung des Ventils geschont. Neben Slit- und Transfer-Ventilen lassen sich auch Eckventile (Angle Valves) entsprechend pneumatisch regeln. Eine weitere wichtige Anwendung ist das Regenieren von Vakuumkammern, wie z. B. der Load Locks. Die wirtschaftlichen Mass Flow Controller (MFC) von Festo für inerte Gase regenerieren zuverlässig und schonend.
Ob 300 mm Silizium-Wafer, 150/200 mm SiC-Wafer oder Panels im Advanced Packaging – wir bieten spezialisierte Lösungen für das Handling von Substraten. Eine zentrale Applikation ist unser pneumatischer Pin-Lift für Hochvakuumkammern. Damit lassen sich Wafer schonend end-to-end bewegen oder im Prozess auf Mikrometerlevel positionieren – mit geregelter Kraft, minimalem Energieeintrag und ohne zusätzliche Motorcontroller nahe der Kammer. Weitere Lösungen umfassen Sockellift-Systeme (Pedestal Lifts) sowie kompakte Wafer-Endeffektoren mit integriertem Aligner für präzise Ausrichtung auf engem Raum.
Die präzise Temperaturregelung von Prozessgasen, Substraten und Prozesskomponenten ist entscheidend für die Qualität von Beschichtungs- und Ätzprozessen. Steigende Temperaturen stellen Halbleiter-Hersteller vor wachsende Herausforderungen. Wir bieten dafür intelligente Temperierlösungen, mit denen sich z. B. Wafer Chucks (Electrostatic Chucks / ESC), Prozesskammern oder auch Plasmaquellen bzw. RF-Generatoren sicher und effizient kühlen bzw. temperieren lassen. Unsere Systeme ermöglichen eine zuverlässige Temperaturführung – für stabile Prozesse, höhere Ausbeute und längere Standzeiten Ihrer Anlagen.