Решение проблем обработки полупроводников ALD

Как решить основные проблемы обработки полупроводников ALD и ALE

В высокоточном мире производства полупроводников некоторые важные качества компонентов жидкостных систем являются входными затратами. Например, в процессах атомно-слоевого осаждения (ALD) и атомно-слоевого травления (ALE) крайне важна исключительная чистота — хотя ее становится все труднее поддерживать по мере того, как узлы процесса становятся все меньше и меньше — имеет решающее значение для любого компонента, используемого в этих системах. Герметичность также является обязательным требованием, поскольку многие газы, используемые в жидкостных системах производственных процессов, могут быть опасными.

Может показаться, что эти условия указывают на то, что рынок клапанов, фитингов и других важных компонентов жидкостных систем в полупроводниковом мире стал несколько коммерциализированным. Поскольку все варианты должны обеспечивать эти важные характеристики, можно ожидать, что уровни производительности конечного использования для них останутся относительно одинаковыми, верно?

Не обязательно. Клапаны сверхвысокой чистоты для обработки полупроводников ALD не все созданы одинаковыми, и некоторые усовершенствованные опции могут помочь производителям решить некоторые из наиболее насущных проблем. Ниже мы рассмотрим три основные проблемы, с которыми сталкиваются производители полупроводников, и то, как правильные технологические клапаны ALD и другие компоненты жидкостной системы могут помочь вам решить и преодолеть эти проблемы более уверенно.

№1. Работа с нестабильными химическими веществами

Как уже отмечалось, многие газы-прекурсоры, используемые в производственных процессах ALD и ALE, часто нестабильны и опасны. Несмотря на то, что герметичность важна для работы клапана, существуют дополнительные характеристики, на которые следует обращать внимание.

Например, для более эффективного управления прекурсорами и изучения возможностей использования новых веществ вам может потребоваться подвергнуть ваши технологические клапаны воздействию самых разных давлений и температур, поскольку вы добиваетесь стабильного, воспроизводимого потока в газообразном состоянии. Это означает, что клапаны должны работать предсказуемо и надежно в широком диапазоне системных давлений и температур, в том числе до 200°C.

Кроме того, клапаны ALD и клапаны ALE должны выполнять процессы продувки с такими же точными параметрами, что и начальная дозировка химикатов. Этот двухэтапный процесс включает продувку газа-предшественника азотом, который затем также необходимо продувать. Это должно происходить быстро и последовательно, чтобы производство было максимально эффективным.

Клапаны должны работать предсказуемо и надежно в широком диапазоне давлений и температур в системе, включая температуры до 200 °C.

Смягчение последствий колебаний экстремальных температур и более эффективная продувка могут быть достигнуты с помощью некоторых доступных многопортовых клапанов и многоклапанных коллекторов. Ваш выбор между этими двумя вариантами полностью зависит от приложения — коллекторы обычно больше подходят для приложений, в которых необходимо очищать большие объемы. Но любой вариант может быть выгодным, поскольку вы стремитесь бороться с уникальными проблемами новых химических процессов.

#2. Максимальный доход

Сегодняшние фабрики сосредоточены прежде всего на одном:максимальном увеличении объема жизнеспособных чипов, которые они могут производить в течение производственного цикла.

Хотя скорость важна, постоянство и воспроизводимость еще более важны. В процессах ALD и ALE часто используются миллионы химических доз. Специализированные технологические клапаны предназначены для стабильной и надежной доставки этих доз, часто в течение многих миллионов циклов. На объем этих химических доз может влиять пропускная способность технологического клапана, но в большей степени на него влияют миллисекунды, в течение которых технологический клапан открыт. Небольшие отклонения во времени срабатывания клапана могут привести к неожиданным изменениям количества химикатов, подаваемых в рабочую камеру.

Небольшое время отклика срабатывания клапана может привести к неожиданным изменениям количества химикатов, подаваемых в рабочую камеру.

Существует несколько оптимальных показателей, на которые следует обращать внимание при выборе технологического клапана, обеспечивающего неизменно высокую производительность:

• Клапаны должны обеспечивать оптимальную работу при температуре процесса до 200 °C.
В некоторых процессах полезно, если они могут быть полностью погружены в газовую камеру, чтобы обеспечить точный контроль над дозированием и продувкой технологических газов.
• Они должны обеспечивать высокий постоянный поток, чтобы обеспечить соответствие производственным стандартам. Этот поток должен строго контролироваться и быть точным, чтобы оставаться в пределах строгих технологических допусков, поэтому скорость отклика клапана и скорость срабатывания должны быть максимально высокими.
• Клапаны должны обеспечивать одинаковый уровень производительности в течение миллионов циклов.

#3. Снижение совокупной стоимости владения

Наконец, снижение совокупной стоимости владения полупроводниковыми инструментами является важной частью операционной эффективности. Достижение этой цели предполагает сокращение любого потенциального времени простоя, где это возможно.

Использование опасных и агрессивных исходных газов, а также резкие колебания температуры и давления требуют, чтобы ваши клапаны были разработаны и изготовлены специально для систем ALD/ALE. Соображения по проектированию должны включать материалы конструкции клапана. Состав нержавеющей стали с оптимизированным балансом высокоэффективных сплавов и остаточного содержания имеет решающее значение для производства полупроводников. Повышенное содержание хрома, никеля и молибдена в рецептурах нержавеющей стали поможет повысить как прочность материала, так и его способность противостоять коррозии. Определенное остаточное содержание также должно оставаться в составе, в том числе определенный баланс серы, чтобы обеспечить оптимальную отделку поверхности компонентов конечного использования и свариваемость. Ваш производитель должен быть в состоянии сбалансировать эти критические характеристики производительности в соответствии с требованиями приложения.

Оптимизированный выбор материалов может способствовать увеличению срока службы компонентов, помогая сократить время простоя на техническое обслуживание, ремонт или замену. Каждый момент простоя означает значительные затраты и потерю потенциального дохода. Принимая во внимание критическую роль, которую играют клапаны в процессах ALD и ALE (и их низкую стоимость по сравнению со всей системой), инвестиции в более производительные компоненты гидравлической системы могут принести значительную отдачу от этих инвестиций.

Работа с правильным поставщиком для закупки высококачественных, высоконадежных технологических клапанов ALD и ALE также важна. В идеале ваш поставщик продемонстрирует понимание процессов атомарного слоя и присущих им сложностей и может помочь вам выбрать правильный клапан для ваших нужд. Наши специалисты по полупроводникам обладают обширным опытом, помогая производителям полупроводниковых инструментов и микросхем совершенствовать свои производственные процессы и оборудование. Если вам интересно узнать больше о том, как оптимизировать ваши процессы, наши специалисты готовы начать разговор.