Три основные проблемы техпроцесса атомно-слоевого осаждения (ALD) и способы их решения

Способы решения основных проблем, связанных с обработкой полупроводников методом атомно-слоевого осаждения (ALD) и атомно-слоевого травления (ALE)

Компоненты жидкостных и газовых систем для высокоточного производства полупроводников должны обладать определенными характеристиками. Например, для процессов атомно-слоевого осаждения (ALD) и атомно-слоевого травления (ALE) важна сверхвысокая степень чистоты всех компонентов систем, хотя ее все сложнее обеспечить из-за уменьшения размера функциональных узлов. Герметичность также обязательна, поскольку многие газы, используемые в жидкостных и газовых системах на производстве, могут быть опасны.

Может показаться, что рынок клапанов, фитингов и других критически важных компонентов жидкостных и газовых систем для производства полупроводников стал массовым. Если все предлагаемые варианты соответствуют вышеуказанным основным требованиям, значит, их характеристики примерно одинаковые, верно?

Необязательно. Не все клапаны сверхвысокой степени чистоты для обработки полупроводников методом ALD одинаковые, и некоторые усовершенствованные варианты могут помочь производителям решить насущные проблемы. Ниже мы рассмотрим три основные проблемы, с которыми сталкиваются производители полупроводников, и то, как подходящие клапаны для обработки методом ALD и другие компоненты жидкостных и газовых систем помогут вам решить эти проблемы.

Побеседовать со специалистами по клапанам для полупроводниковой отрасли

1. Работа с неустойчивыми химическими соединениями

Как уже было упомянуто, многие из распространенных газов-прекурсоров, применяемых при обработке методами ALD и ALE, зачастую нестабильны и опасны. Герметичность — обязательная характеристика клапана, но нужно обращать внимание и на другие характеристики.

Например, для более эффективного контроля газов-прекурсоров и для применения новых газов, вам, возможно, понадобится подвергнуть ваши технологические клапаны широкому диапазону значений давления и температуры, чтобы обеспечить стабильный и воспроизводимый расход газа. Это означает, что клапаны должны предсказуемо и надежно работать в широком диапазоне значений давления и температур, в том числе при температуре до 200 °C.

Кроме того, параметры клапанов ALD и ALE при продувке должны быть точно такими же, как и при первоначальном дозировании химических веществ. Двухэтапный процесс продувки включает в себя удаление из системы газа-прекурсора путем продувки азотом, который затем также нужно удалить. Для обеспечения максимально возможной эффективности производства продувка должна осуществляться быстро и постоянно.

Клапаны должны предсказуемо и надежно работать в широком диапазоне значений давления и температур, в том числе при температуре до 200 °C.

Устранение негативного воздействия колебаний температур и более эффективную продувку можно обеспечить с помощью некоторых доступных многопортовых клапанов и клапанных блоков. Выбор между многопортовыми клапанами и клапанными блоками зависит исключительно от вашей системы: клапанные блоки, как правило, лучше подходят для систем, в которых требуется удаление большого объема газа. Тем не менее любой из вышеуказанных вариантов может пригодиться, если вам нужно решить уникальные проблемы, характерные для новых химических соединений.

2. Максимальное увеличение выхода годных кристаллов

Главный приоритет на современном производстве — максимальное увеличение выхода годных кристаллов за производственный цикл.

Скорость важна, но единообразие и воспроизводимость еще важнее. Для процессов ALD и ALE зачастую требуются миллионы доз химических веществ. Задача специальных технологических клапанов — стабильно и надежно доставлять эти дозы, чаще всего в течение многих миллионов циклов. Объем доз химических веществ зависит от пропускной способности технологического клапана, но в еще большей степени от того, на сколько миллисекунд он открывается. Небольшие колебания скорости срабатывания клапана могут привести к неожиданным изменениям объема химических веществ, доставляемых в технологическую камеру.

Низкая скорость срабатывания клапана может привести к неожиданным изменениям объема химических веществ, доставляемых в технологическую камеру.

Технологические клапаны со стабильно высокими эксплуатационными характеристиками должны соответствовать определенным требованиям.

• Клапаны должны обеспечивать оптимальную работу при температуре рабочей среды до 200 °C.
Для некоторых процессов желательна возможность полного погружения в газовую камеру для точного контроля дозировки технологических газов и их удаления.
• Они должны обеспечивать высокий и стабильный расход для соответствия стандартам производства. Расход должен тщательно контролироваться и соответствовать строгим технологическим допускам — скорость срабатывания клапана должна быть как можно выше.
• Эксплуатационные характеристики клапанов должны оставаться стабильными в течение миллионов циклов.

3. Снижение общей стоимости владения

Снижение общей стоимости владения полупроводниковым оборудованием — важный аспект эффективности работы. Для достижения этой цели нужно максимально сократить время простоя.

Использование опасных и коррозионных газов-прекурсоров, а также резкие колебания температуры и давления требуют, чтобы ваши клапаны были спроектированы и изготовлены специально для систем ALD/ALE. При проектировании клапана следует учитывать используемые материалы. Состав нержавеющей стали с оптимальным балансом между сплавами с высокими эксплуатационными характеристиками и остальными составляющими имеет важнейшее значение для условий производства полупроводников. Повышенное содержание хрома, никеля и молибдена в составе нержавеющей стали поможет повысить прочность материала и его устойчивость к коррозии. В составе также должны присутствовать и некоторые другие вещества, в том числе определенное содержание серы для обеспечения оптимальной обработки поверхности компонента и его свариваемости. Производитель должен найти баланс между этими важнейшими эксплуатационными характеристиками в соответствии с требованиями вашей системы.

Правильный выбор материалов поможет продлить срок службы компонентов и сократить время простоя для техобслуживания, ремонта или замены. Каждая секунда простоя ведет к серьезным убыткам и потере потенциальной выгоды. Учитывая, насколько важную роль играют клапаны в процессах ALD и ALE (и их низкую стоимость относительно общей стоимости системы), инвестиции в компоненты жидкостных и газовых систем с высокими эксплуатационными характеристиками окупятся с лихвой.

Также важно заказать высококачественные и высоконадежные клапаны для обработки полупроводников методами ALD и ALE у надежного поставщика. В идеале поставщик должен продемонстрировать понимание процесса атомно-слоевого осаждения и характерных для него сложностей и помочь подобрать подходящий клапан в соответствии с вашими потребностями. Наши специалисты в области полупроводниковой промышленности уже помогли многим производителям оборудования и микрочипов усовершенствовать свои производственные процессы и оборудование. Если вы хотите узнать подробнее, как оптимизировать производственные процессы, наши специалисты готовы побеседовать с вами.

Побеседовать со специалистами по клапанам для полупроводниковой промышленности