Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovation für die Chip-Produktion

03.07.2006
Universität Jena und Magdeburger Firma verbessern Komponente der Halbleiterfertigung

Groß wie eine Pizza sind die Silizium-Wafer, auf denen heute Chips produziert werden. Doch anders als Pizzen müssen die Wafer fast absolut eben sein. Befindet sich bei der Pizza der Belag geschichtet auf dem Teig, so verlaufen die Kontakte zwischen den Halbleitern im "Wafer-Teig". Diese Vernetzung in der "Silizium-Pizza" hat derzeit im Durchschnitt eine Strukturbreite von 90 Nanometern (nm). Das ist im Vergleich zu einem Meter so klein, wie ein Völkerball neben der Erde. Wird es wesentlich unebener, ist ein fertig prozessierter 300 mm-Wafer, der etwa so viel wie ein Porsche kostet, nicht mehr zu gebrauchen. Derzeit ist die Ausbeute bei dieser Produktionslinie noch relativ niedrig.


Der neu entwickelte 300 mm-Wafer-Chuck. Foto: IGAM

Materialwissenschaftler der Universität Jena haben in den letzten vier Jahren die Magdeburger Firma IGAM dabei unterstützt, die Wafer-Fertigung zu verbessern. Dort sind nach fast siebenjähriger Forschungs- und Entwicklungsphase aktiv verstellbare Wafer-Halter, so genannte Chucks, entstanden.

Die "Piezo-Chucks" seiner Firma, betont IGAM-Geschäftsführer Dr. Christian-Toralf Weber, ermöglichen zum einen "mehr Flexibilität in der Produktion". Außerdem sollen bis 2010 die Strukturbreiten auf unter 50 nm gesenkt - bei einer Toleranz von 10 nm - und die Ausschussrate reduziert werden.

Mittel für diese deutliche Qualitätsverbesserung und Kostenersparnis sind die neu entwickelten und seit 2002 gemeinsam mit der Universität Jena patentierten Piezo-Chucks, die vor kurzem mit dem 2. Platz beim 2006er Innovationspreis Sachsen-Anhalts ausgezeichnet wurden und vom 10. bis 14. Juli auf der renommierten Halbleitermesse "Semicon West" in San Francisco (USA) ausgestellt werden.

Für die Herstellung von Chips aus Wafern wird eine spezielle Poliertechnologie angewandt. Dieses hochkomplexe Abtragsverhalten, das durch Materialunterschiede, lokale Verformungen und Polierdrücke beeinflusst wird, kann durch den Piezo-Chuck stabilisiert und verfeinert werden. Denn dank seiner individuellen Reaktionsfähigkeit kann gezielt Druck auf den Wafer ausgeübt und im Nanometerbereich justiert werden. Dabei ist die Elektronik mit Prozessor und Datenübertragungsmodul auf dem Polierwerkzeug angebracht.

IGAM setzt in seinem Chuck Piezokeramik-Aktoren ein: 39 Stück bei einem 300 mm-Waferchuck. Diese können frei angesteuert und einzeln durch Strom verformt werden, um die Verformung des Wafers zielgerichtet zu beeinflussen.

Dieses Kernstück der Magdeburger Innovation ist im Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena getestet und weiterentwickelt worden. Das Team um Projektleiter Dr. Volker Herold konnte für die komplizierte Messung der Druckverteilung zwischen Wafer und Poliertuch auf die speziellen Messgeräte und Werkzeugmaschinen des Instituts zur Präzisionsbearbeitung von Oberflächen zurückgreifen - und auf Erfahrung. Das und das "hier vorhandene breite Anwendungswissen" in Optik, Mess- und Fertigungstechnik war für Weber ein wichtiger Grund, die Jenaer Universität als Partner zu gewinnen.

Bei diesem Entwicklungsprojekt stand auch Herolds Team vor neuen Herausforderungen: Wie messe ich die Oberflächenform des Wafer-Chucks unter Betriebsbedingungen, da die Oberfläche ja nicht frei zugänglich ist? Und wie justiert man das System? waren nur zwei von zahlreichen Fragen, auf die die Jenaer Materialexperten nun Antworten haben - und nebenbei ein spezielles berührungsloses Messverfahren entwickelten. "Die Präzisionsbearbeitung und die Bewertung der Geometrie waren der maßgebliche Anteil, der in Jena geleistet wurde", unterstreicht Weber.

Nun geht das Gerät in Dresden in die Erprobungsphase, um eine industrienahe Produktion zu testen. Doch während der "Prototyp" nun seinen Industrie-Test durchläuft und auf den Serieneinsatz hofft, haben IGAM und die Jenaer Materialwissenschaftler inzwischen eine komplette Reihe von Wafer-Chucks entwickelt. Auch wenn sich zukünftige Entwicklungen auf 300 mm-Wafer konzentrieren, so haben die kleineren Dimensionen doch noch eine große wirtschaftliche Bedeutung. Dafür können die Partner mittlerweile auch Chucks für 150 mm-, 200 mm- und 300 mm-Wafer zur Verfügung stellen.

Flexibilität und Auswahl haben halt große wirtschaftliche Bedeutung: in der Chip-Fertigung wie beim (Pizza-)Essen.

Kontakt:
Dr. Volker Herold
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947753
E-Mail: volker.herold@uni-jena.de
Dr. Christian-Toralf Weber
IGAM - Ingenieurgesellschaft für angewandte Mechanik mbH
Steinfeldstr. 3-5, 39179 Barleben/Magdeburg
Tel.: 039203 / 898980
E-Mail: weber@igam-mbh.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Berichte zu: Materialwissenschaft Piezo-Chuck

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flüssiger Wasserstoff im freien Fall
05.12.2016 | Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)

nachricht IPH entwickelt Prüfstand für angetriebene Tragrollen
29.11.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie