alert icon

Данный сайт не поддерживается браузером Internet Explorer 8. Пожалуйста, воспользуйтесь другим браузером.

Скрыть hide icon

Как оптимизировать процесс производства полупроводников методом атомно-слоевого осаждения (ALD)

Атомно-слоевое осаждение в производстве полупроводников

Как подходящий клапан может повысить точность и стабильность процесса ALD

Масрур Малик (Masroor Malik), менеджер Swagelok по полупроводниковой промышленностиМасрур Малик (Masroor Malik), менеджер по полупроводниковой промышленности, Swagelok

Необходимость в максимальном повышении производительности в сочетании со все более сложными и прецизионными процессами, которые требуются для производства современных микросхем, вынуждает производителей полупроводников постоянно ужесточать контроль качества работ. Достижение более узкого диапазона допустимого изменения характеристик в производственных процессах, таких как атомно-слоевое осаждение (ALD), имеет решающее значение для оптимизации выхода годных кристаллов.

Такая точность в системе дозирования и подачи химических веществ является важнейшим элементом максимально продуктивного процесса ALD. В этом может помочь система управления клапанами с продуманной конструкцией. Мы рассмотрим причины, начав с непростой проблемы, с которой столкнулись и которую решили специалисты по полупроводникам в переломный момент развития технологии.

Узнайте о технологии ALD

Краткая история полупроводниковой промышленности

История полупроводниковой промышленности началась в Кремниевой долине в 1960-х годах, но в конце 1990-х ученые предположили, что закон Мура — наблюдение, согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кремниевом кристалле, удваивается каждые два года, — будет нарушен. Это было связано с техническими ограничениями традиционных диэлектрических слоев в устройствах, поэтому стало очевидным, что вскоре понадобится диэлектрический материал на замену SiO2.

Клапаны Swagelok для атомно-слоевого осаждения (ALD)Задача не из простых, поскольку SiO2 было легко «выращивать» и он обеспечивал превосходную точность и однородность на кремниевых пластинах. Осаждение нового диэлектрического материала с помощью более традиционных методов осаждения, таких как химическое (CVD) или физическое (PVD) осаждение из паровой фазы, представляло трудность.

Тогда и появился процесс ALD в качестве нового способа нанесения новых материалов с высокоточной регулировкой толщины пленки. Поначалу с применением этого процесса возникли серьезные трудности, включая низкую скорость осаждения, но со временем были разработаны более эффективные способы использования ALD в производстве полупроводников. Вскоре стало понятно, что ALD будет играть важную роль в производстве полупроводниковых устройств, однако все еще имелись некоторые проблемы с подачей химических веществ, которые предстояло решить.

Важная роль клапанов в процессе ALD

Производители полупроводников стремятся обеспечивать субнанометровую точность осажденной пленки на пластине диаметром 300 мм. Это все равно что покрыть всю поверхность Луны слоем толщиной в 1 см. В современных полупроводниковых устройствах отклонения всего в несколько атомов будет достаточно, чтобы это заметно сказалось на работе устройства.Процесс атомно-слоевого осаждения (ALD) требует высокой точности

Производители полупроводников стремятся обеспечивать субнанометровую точность осажденной пленки на пластине диаметром 300 мм. Это все равно что покрыть всю поверхность Луны слоем толщиной в 1 см.


Основным фактором, влияющим на осажденные слои, является концентрация химических веществ на этапах атомно-слоевого осаждения. Требуется высочайшая точность в отношении количества химического вещества, подаваемого с каждой дозой. Специальные клапаны высокой степени чистоты для ALD необходимы для остановки и запуска подачи химических веществ в технологическую камеру с высокой степенью точности и единообразия.

Характеристики клапанов для ALD, на которые стоит обратить внимание

Поскольку в процессе ALD зачастую выполняются сотни операций дозирования, технологические клапаны испытывают большую нагрузку, иногда более миллиона циклов в неделю. В связи с этим должна быть обеспечена высочайшая циклическая надежность. И поскольку технологические клапаны иногда выполняют в системе функцию ограничителя подачи, особую важность приобретают пропускная способность и стабильность. Стабильность расхода от клапана к клапану также может быть важна для выполнения технологических требований и обеспечения единообразия процесса после замены клапанов.В процессе ALD зачастую выполняются сотни операций дозирования, иногда более миллиона циклов в неделю

Поскольку в процессе ALD зачастую выполняются сотни операций дозирования, технологические клапаны испытывают большую нагрузку, иногда более миллиона циклов в неделю. В связи с этим должна быть обеспечена высочайшая циклическая надежность.


В процессе атомно-слоевого осаждения (ALD) важны пропускная способность и стабильностьНе менее важное значение имеют скорость срабатывания и стабильность — любые изменения в скорости срабатывания клапана, влияющие на интервал дозы, также влияют на объем доставленной дозы. Например, более высокая скорость срабатывания клапана на открытие и менее высокая скорость срабатывания на закрытие увеличивают интервал дозы. Если интервал дозы составляет 100 миллисекунд, изменение скорости срабатывания на открытие и закрытие в 3 миллисекунды может увеличить объем дозы на 6%, что для многих процессов атомно-слоевого осаждения будет означать существенное изменение результатов.

Неизменная скорость срабатывания также может повысить эффективность процесса, который в некоторых случаях может предусматривать сотни операций дозирования. Чем выше скорость срабатывания, тем меньше времени требуется на каждый этап, что может значительно сократить время Клапаны Swagelok для атомно-слоевого осаждения (ALD)операции.

Также следует учесть, что клапаны с высоким стабильным расходом и высокой постоянной скоростью срабатывания полезны только в том случае, если они совместимы с доставляемыми химическими веществами и температурой в системе подачи. Во многих случаях, в частности в процессе ALD, химические вещества — прекурсоры могут конденсироваться или осаждаться на поверхностях с недостаточной температурой, что может негативно отразиться на процессе.

Дополнительные факторы в процессе ALD, которые следует учитывать

Воспроизводимость процесса ALD напрямую зависит от однородности и точности отдельных доз химических веществ. Все, что может вызвать изменения или различия в дозах химических веществ, вызовет изменения или различия в соответствующем процессе. Все оборудование для атомно-слоевого осаждения, которое находится между основным химическим веществом и поверхностью пластины, может влиять на дозу химического вещества, поэтому во всей системе должны использоваться высококачественные трубки и фитинги.

Рекомендации по оборудованию и процессу атомно-слоевого осаждения (ALD)

И, наконец, система пневматического привода, управляющая технологическим клапаном, во многом определяет скорость и стабильность работы клапана для ALD. Давление срабатывания и допустимые отклонения, размер и длина трубок подачи и отвода воздуха, управляющие клапаны и даже пневматические фитинги — все это может повлиять на синхронизацию технологического клапана, что имеет особое значение в любом процессе атомно-слоевого осаждения. Одного лишь технологического клапана для ALD с повышенной стабильностью работы недостаточно — также необходима пневматическая система для управления клапаном и, в некоторых случаях, датчики для точного мониторинга синхронизации клапана.

Как изготовители комплектного оборудования и компании по производству интегральных схем могут добиться высокого уровня постоянства в процессе ALD

Первым шагом в правильном направлении станет сотрудничество с компетентной командой, понимающей трудности, связанные с процессом ALD. Поставщики и консультанты, которые понимают трудности, связанные с процессами атомно-слоевого осаждения, и которые имеют опыт их преодоления, могут оказать вам существенную поддержку в повышении точности и постоянства процессов ALD.

Оборудование для атомно-слоевого осаждения в чистой комнате

Сотрудники компании Swagelok помогали заказчикам, представляющим все отрасли полупроводниковой промышленности, в ходе развития и совершенствования процессов атомно-слоевого осаждения, и мы с радостью будем предлагать свою помощь в дальнейшем. Хотите узнать больше о том, как подходящие клапаны и конфигурации систем могут улучшить процессы ALD? Мы неустанно работаем над разработкой решений, которые помогут компаниям по производству интегральных схем добиться успеха. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашим ассортиментом или свяжитесь со специалистами по полупроводникам.

Смотреть клапаны для ALD

Статьи по Теме

Инженер технического отдела Swagelok дает консультацию по вопросам создания жидкостных и газовых систем

Почему высокоэффективные жидкостные и газовые системы имеют значение при строительстве заводов по производству полупроводников

Узнайте, почему выбор высококачественных деталей и узлов жидкостных и газовых систем может ускорить строительство завода по производству полупроводников и уменьшить общую стоимость владения в течение всего времени работы предприятия.

Вакуумные фитинги Swagelok с торцевым уплотнением идеально подходят для использования в производстве полупроводников высокой степени чистоты

Зачем нужны фитинги с торцевым уплотнением высокой степени чистоты

Узнайте, почему вакуумные фитинги с торцевым уплотнением идеально подходят для применения в производстве полупроводников высокой степени чистоты и как они помогают сделать производство микросхем более надежным.

 Поддержка производства полупроводников

Почему для полупроводниковых предприятий так важна оперативная поддержка

Уменьшение общей стоимости владения в полупроводниковом производстве возможно, если работать с поставщиками, которые могут обеспечить оперативную местную поддержку по важнейшим вопросам. Узнайте, как Swagelok может вам помочь.