Kontrola stopovej kontaminácie v sieťach polovodičových tekutín na zlepšenie výťažnosti plátkov

Výnosové inžinierstvo v modernej továrni na výrobu polovodičov je do značnej miery cvičením v riadení častíc. Keďže geometrie tranzistorov sa zmenšujú smerom k menej ako -trom-prahom nanometrov, tradičné nečistoty na makro-úrovni už nie sú jedinou hrozbou. Mikroskopické odchýlky v chemickej čistote, malé kolísanie tlaku a stopové množstvo kovových iónov v procesnom toku teraz priamo spôsobujú katastrofické zlyhania čipov.

Zatiaľ čo parametre nástroja, ako je hustota plazmy a laserové zaostrenie, priťahujú väčšinu pozornosti, fyzická infraštruktúra dodávajúca chemikálie, rozpúšťadlá a ultra{0}}čistú vodu na mokrý stôl je často miestom, kde dochádza k strate výnosu.

 

 

Polovodič

 

Klasifikácia defektov procesu a základné príčiny{0}}fázy

Chyby zistené počas inšpekcie na linke sú vo všeobecnosti klasifikované buď ako vnútorné materiálové anomálie, alebo procesom{0}}spôsobená povrchová kontaminácia. Poruchy mriežky, vrátane voľných miest a dislokácií, zvyčajne súvisia s počiatočným rastom ingotu. Na druhej strane pri litografii, stripovaní, leptaní alebo chemicko-mechanickej planarizácii dochádza takmer vždy k premosteniu skratov, vzorovaných kryštálových defektov a rozpadu hradlového oxidu.

Počas týchto krokov mokrej chémie je povrch kremíkového plátku vysoko reaktívny a citlivý na akékoľvek cudzie látky suspendované v procesných chemikáliách. Ak sa do výtlačného vedenia dostanú sub-mikrónové častice, tieto zrná sa počas nanášania uviaznu medzi jemnými kovovými čiarami, čím dôjde k okamžitému elektrickému skratu.

Chemická kontaminácia je ešte zákernejšia. Ióny ťažkých kovov, ako je železo, meď alebo chróm, môžu difundovať priamo do kremíkovej kryštálovej mriežky a vytvárať tak hlboké-lapače, ktoré spôsobujú vysoký zvodový prúd v pohotovostnom režime. To vedie k latentným defektom, keď čip prejde počiatočným parametrickým testovaním, ale po nasadení na servery alebo vozidlá predčasne zlyhá.

Nasledujúca matica spája tieto štrukturálne zlyhania na mikro-úrovni priamo s konkrétnymi zraniteľnosťami vo vodovodnom potrubí.

 

Tabuľka 1: Typy defektov polovodičov a vplyv kontroly tekutín

 

Kategória defektu	Mikroskopický prejav	Hlavná príčina procesu	Riešenie fluidnej infraštruktúry
Bodové defekty	Cudzie kovové nečistoty vložené do kremíkovej kryštálovej mriežky.	Chemická kontaminácia z vylúhujúcich sa stien potrubia alebo nízkej kvality zliatiny.	Použitie vysoko{0}}čistých komponentov s prísnou certifikáciou materiálov.
Spracujte-indukované častice	Povrchové mostíky spôsobujúce skraty medzi paralelnými vodivými vedeniami.	Mikroskopické úlomky vznikajúce opotrebovaním komponentov alebo vonkajšími únikmi vzduchu.	Inštalácia armatúr Camlock s vysokou toleranciou{0} na udržanie utesneného prostredia.
Poruchy objemu a vrstiev	Lokalizovaná delaminácia, nerovnomerná hrúbka filmu alebo variácie leptania.	Tlakové rázy a turbulentné prúdenie počas podávania chemikálií.	Integrácia presne{0}}opracovaných sanitárnych ventilov na zabezpečenie lineárneho prietoku bez vibrácií-.

 

Riadenie integrity kĺbov pri hromadnej dodávke chemikálií

Veľkoobjemové rozvody chemikálií a ližiny na miešanie chemikálií denne zvládajú agresívne kyseliny a abrazívne kaly. Tieto systémy vyžadujú pravidelné výmeny kontajnerov, preplachovanie potrubia a výmenu filtrov. Zakaždým, keď sa spojenie otvorí kvôli údržbe, celá kvapalinová slučka je vystavená vonkajším rizikám vrátane okolitej vlhkosti, vzduchu v čistom priestore a ľudskej chyby.

Aby sa počas týchto chemických výmen znížili prestoje nástroja, zariadenia sa spoliehajú na rýchlo{0}}rozpojovacie spojky. Špecifikácia robustnáKovanie Camlockumožňuje technikom rýchlo uzamknúť a odomknúť prívodné vedenia, čím sa minimalizuje čas, počas ktorého je vnútorné potrubie vystavené vzduchu. Bežné spojky komerčnej{1}}triedy však často obsahujú nedokonalosti odliatku, ostré vnútorné ramená alebo hlboké štrbiny v blízkosti sedla tesnenia.

Tieto zle opracované oblasti fungujú ako mŕtve nohy, kde sa stagnujúce chemikálie zhromažďujú, kryštalizujú alebo degradujú. Keď čerstvá chemikália preteká linkou, uvoľní tieto vykryštalizované kúsky a premení ich na vražedné častice, ktoré obchádzajú filtráciu a pristávajú na plátku.

Mechanické upevnenie v kĺbe tiež určuje, či sa vyskytne kavitácia. Keď tekutina s vysokou rýchlosťou prechádza cez nezarovnaný alebo voľne spojený spoj, miestna rýchlosť sa zvýši a tlak tekutiny klesne pod bod jej pary. To vytvára parné mikro-bubliny, ktoré sa prudko zrútia, keď sa tlak na výstupe obnoví.

Rázové vlny z tejto mikro-kavitácie fyzicky narúšajú vnútorné steny potrubia po prúde, odstraňujú pasivačné vrstvy a vytvárajú vločky z nehrdzavejúcej ocele. Armatúry Camlock s vysokou{2}}toleranciou sa vyznačujú precíznym{3}}vŕtaným vnútrom, ktoré sa dokonale zhoduje s vnútorným priemerom potrubia, zachováva hladký rýchlostný profil a zastavuje kavitáciu pred jej spustením.

 

LEADTEK Camlock A

 

Prevencia zachytenia častíc a šmykového šoku vo ventiloch

Armatúry vytvárajú kostru potrubia, ale ventily zvládajú dynamickú prácu pri škrtení, izolácii a usmerňovaní toku. Štandardné priemyselné ventily sú hlavným zdrojom straty výnosu, pretože ich vnútorné dutiny umožňujú usadzovaniu častíc. Suspenzie CMP, ktoré obsahujú suspendované abrazívne častice, ako je oxid kremičitý alebo oxid hlinitý, sú obzvlášť náchylné na vypadávanie suspenzie, keď sa rýchlosť prúdenia vo vnútri telesa ventilu zníži. Keď sa ventil uvedie do činnosti, tieto zbalené sedimenty sa stlačia, strihajú a prepláchnu do procesného nástroja ako veľké aglomeráty, ktoré poškriabajú povrch plátku.

Na elimináciu týchto mŕtvych zón využívajú vysoko{0}}čisté výrobné linky elektrolyticky leštenéSanitárne ventilyv kritických prietokových slučkách. Tieto ventily sú skonštruované s nulovými-vnútornými{2}}dutinami a ultra-hladkými vnútornými povrchmi, aby sa zabezpečilo, že rýchlosť tekutiny zostane konštantná v celom tele ventilu.

Zrkadlový povrch odstraňuje mikroskopické kotviace body, kde sa baktérie, polyméry alebo častice kalu môžu prilepiť na steny. Počas štandardných cyklov čistenia-na-mieste alebo vody-preplachovacia kvapalina vyčistí celý vnútorný objem a nezanechá žiadne zvyšky, ktoré by kontaminovali ďalšiu dávku chemikálií.

Okrem regulácie častíc musí ventil fungovať bez rušivého tlaku v potrubí. Počas presného leptania alebo chemického nanášania pár musí byť prívod tekutiny hladký a lineárny. Ak vreteno ventilu pri zatváraní chveje alebo spôsobuje efekt hydraulického kladiva, výsledná tlaková vlna postupuje po potrubí a rozvibruje rozprašovacie dýzy vo vnútri procesnej komory.

Táto malá fyzická vibrácia narúša hraničnú vrstvu tekutiny na rotujúcom plátku, čo spôsobuje nerovnomernú hrúbku filmu alebo lokalizované nadmerné{0}}leptanie. Pokročilé komponenty na riadenie prietoku využívajú vyváženú vnútornú geometriu na rovnomerné rozloženie tlaku tekutiny, čím sa zabezpečuje plynulé ovládanie a stabilný tlak po prúde.

Nižšie uvedená matica komponentov podrobne popisuje, ako výber správneho hardvérového formátu napraví tieto špecifické režimy zlyhania potrubia.

 

Tabuľka 2: Matica výberu tekutých komponentov

 

Typ komponentu	Primárna funkcia	Hlavná výhoda
Kovanie Camlock	Rýchle a bezpečné vodovodné pripojenie	Zabraňuje stagnácii tekutín a vonkajším únikom
Sanitárne ventily	Ultra{0}}čistá regulácia prietoku	Eliminuje vnútorné hromadenie častíc

 

Metalurgia a testovanie výluhu ako meradlo kvality

Chemická kompatibilita systémovej metalurgie je konečnou obranou proti stopovej iónovej kontaminácii. Štandardné druhy nehrdzavejúcej ocele často obsahujú mikro-inklúzie sulfidu mangánu, uhlíka alebo kremíka. Pri vystavení vysoko korozívnym chemikáliám, ako je horúca kyselina fosforečná alebo peroxid vodíka, sa tieto povrchové inklúzie rozpustia a vystavia hranice surových zŕn ocele pokračujúcemu chemickému napadnutiu. Tento proces vylúhovania uvoľňuje voľné kovové ióny priamo do chemického prúdu, čo zničí výkon tranzistora, ak sa dostanú na povrch kremíka.

Zabránenie tejto forme degradácie materiálu si vyžaduje prísnu kontrolu kvality počas fázy odlievania a obrábania. Komponenty s vysokou{1}}čistotou musia prejsť prísnym overením materiálu vrátane optickej emisnej spektroskopie zloženia zliatiny a ultrazvukového testovania, aby sa zachytili podpovrchové dutiny.

Presadzovanie týchto prísnych výrobných noriem zaručuje, že zariadenie zvládne nepretržité vystavenie korozívnym médiám počas dlhých životných cyklov bez uvoľňovania kovových iónov alebo prispievania ku kontaminácii procesu.

 

Integrácia kvapalinových systémov do stratégií výnosu

Kontrolu kontaminácie nie je možné riešiť výlučne filtráciou vzduchu v čistých priestoroch alebo optimalizáciou receptú{0}}na úrovni nástrojov. Skutočná redukcia defektov si vyžaduje komplexný pohľad na celú sieť dodávania tekutín. Jediný pod-optimalizovaný ventil alebo uvoľnený spoj potrubia znemožní prácu drahých filtračných jednotiek na výstupe.

Inovácia na vysoko{0}}presné spojovacie systémy a vysoko leštené komponenty riadenia toku umožňujú wafer fabs odstrániť materiál a mechanické premenné, ktoré spôsobujú chyby waferov. Nasadenie spoľahlivých kvapalinových spojov spolu so špecializovanými ventilmi vytvára stabilné, čisté a opakovateľné chemické prostredie. V odvetví, kde jediná sub-mikrónová častica dokáže premeniť mikročip s vysokou-maržou na šrot, je hardvér, ktorý prenáša tekutinu, priamo spojený so spodným ziskom továrne.