Nadzorovanje sledov kontaminacije v omrežjih polprevodniških tekočin za izboljšanje izkoristka rezin

Inženiring izkoristka v sodobni tovarni polprevodnikov je v veliki meri vaja upravljanja delcev. Ker se geometrije tranzistorjev krčijo proti pod-tre-nanometrskim pragom, tradicionalni onesnaževalci na makro-ravni niso več edina grožnja. Mikroskopske razlike v kemični čistosti, manjša nihanja tlaka in sledovi kovinskih ionov v procesnem toku zdaj neposredno povzročajo katastrofalne okvare čipov.

Medtem ko parametri orodja, kot sta gostota plazme in lasersko ostrenje, pritegnejo največ pozornosti, je fizična infrastruktura, ki dovaja kemikalije, topila in ultra{0}}čisto vodo na mokro delovno mizo, pogosto tista, kjer dejansko pride do izgube izkoristka.

 

 

Polprevodnik

 

Razvrstitev napak v procesu in glavni vzroki tekoče-faze

Napake, odkrite med vgrajenim pregledom, so na splošno razvrščene kot intrinzične materialne anomalije ali površinsko-kontaminacijo zaradi postopka. Napake v rešetki, vključno s prazninami in dislokacijami, običajno izvirajo iz začetne rasti ingota. Po drugi strani pa se med litografijo, odstranjevanjem, jedkanjem ali kemično mehansko planarizacijo skoraj vedno pojavijo premostitveni kratki spoji, vzorčaste kristalne napake in razpad oksida vrat.

Med temi koraki mokre kemije je površina silicijeve rezine zelo reaktivna in ranljiva za morebitne tujke, suspendirane v procesnih kemikalijah. Če dovodna linija vnaša pod-mikronske delce, se ta zrna med odlaganjem usedejo med fine kovinske črte, kar povzroči takojšen električni kratek stik.

Kemična kontaminacija je še bolj zahrbtna. Ioni težkih kovin, kot so železo, baker ali krom, lahko difundirajo naravnost v kristalno mrežo silicija in ustvarijo pasti na globoki-nivoji, ki povzročajo visok tok uhajanja v stanju pripravljenosti. To vodi do latentnih napak, kjer čip prestane začetno parametrično testiranje, vendar prezgodaj odpove, ko je nameščen v strežnikih ali vozilih.

Naslednja matrika povezuje te strukturne napake na mikro-ravni neposredno s posebnimi ranljivostmi v vodovodni napeljavi za dovod tekočine.

 

Tabela 1: Vrste napak polprevodnikov in vpliv nadzora tekočine

 

Kategorija napake	Mikroskopska manifestacija	Glavni vzrok procesa	Rešitev tekoče infrastrukture
Točkovne napake	Tuje kovinske nečistoče, vgrajene v kristalno mrežo silicija.	Kemična kontaminacija zaradi izpiranja sten cevi ali slabe kakovosti zlitine.	Uporaba visoko{0}}čistih komponent s strogim certificiranjem materiala.
Proces-inducirani delci	Površinski mostovi, ki povzročajo kratke stike med vzporednimi prevodnimi linijami.	Mikroskopski drobci, ki nastanejo zaradi obrabe komponent ali uhajanja zunanjega zraka.	Namestitev visoko{0}}tolerančnih nastavkov Camlock za vzdrževanje zaprtega okolja.
Napake volumna in plasti	Lokalno razslojevanje, neenakomerna debelina filma ali razlike v jedkanju.	Tlačni skoki in vzorci turbulentnega toka med dostavo kemikalij.	Integracija natančno-strojno izdelanih sanitarnih ventilov za zagotavljanje linearnega pretoka-brez vibracij.

 

Upravljanje celovitosti sklepov pri dostavi kemikalij v razsutem stanju

Sistemi za distribucijo kemikalij v razsutem stanju in drsniki za mešanje kemikalij dnevno delujejo z agresivnimi kislinami in abrazivno brozgo. Ti sistemi zahtevajo redno menjavo posod, čiščenje cevi in ​​zamenjavo filtrov. Vsakič, ko se povezava odpre zaradi vzdrževanja, je celotna tekočinska zanka izpostavljena zunanjim tveganjem, vključno z vlago v okolju, zrakom v čistih prostorih in človeško napako.

Da bi med temi menjavami kemikalij zmanjšali čas izpadov orodja, se objekti zanašajo na hitro-odklopne spojke. Določanje robustnegaPriključki Camlockomogoča tehnikom, da hitro zaklenejo in odklenejo dovodne vode, kar zmanjša čas, ko je notranja vodovodna napeljava izpostavljena zraku. Vendar imajo standardne komercialne-spojke pogosto nepopolnosti pri litju, ostre notranje robove ali globoke špranje v bližini sedeža tesnila.

Ta slabo strojno obdelana področja delujejo kot mrtve noge, kjer se stagnirajoče kemikalije zbirajo, kristalizirajo ali razgradijo. Ko sveža kemikalija teče skozi linijo, sprosti te kristalizirane delce in jih spremeni v morilske delce, ki zaobidejo filtracijo in pristanejo na rezini.

Mehanska namestitev na spoju tudi narekuje, ali pride do kavitacije. Ko gre tekočina z visoko{1}}hitrostjo skozi neporavnan ali ohlapno spojen spoj, se lokalna hitrost poveča in tlak tekočine pade pod njeno parno točko. To ustvarja parne mikro-mehurčke, ki se silovito sesedejo, ko se tlak povrne navzdol.

Udarni valovi iz te mikro-kavitacije fizično razjedajo notranje stene vodovodne napeljave, odstranjujejo pasivne plasti in ustvarjajo luske iz nerjavečega jekla. Visoko{2}}tolerančni Camlock fitingi imajo natančno-navrtano notranjost, ki se popolnoma poravna z notranjim premerom cevi, ohranja gladek profil hitrosti in ustavi kavitacijo, preden se začne.

 

LEADTEK Camlock A

 

Preprečevanje ujetja delcev in strižnega udara v ventilih

Priključki vzpostavljajo ogrodje cevovoda, vendar ventili opravljajo dinamično delo dušenja, izolacije in usmerjanja toka. Standardni industrijski ventili so glavni vir izgube izkoristka, ker njihove notranje votline omogočajo usedanje delcev. Gnojnice CMP, ki vsebujejo suspendirane abrazivne delce, kot sta silicijev dioksid ali aluminijev oksid, so še posebej nagnjene k izpadanju iz suspenzije, ko se hitrost pretoka zmanjša znotraj telesa ventila. Ko se ventil aktivira, se ti zbrani sedimenti stisnejo, razrežejo in splaknejo v procesno orodje kot veliki aglomerati, ki opraskajo površino rezin.

Za odpravo teh mrtvih območij se na procesnih linijah visoke-čistosti uporablja elektropoliranjeSanitarni ventiliv kritičnih pretočnih zankah. Ti ventili so zgrajeni brez-notranjih-zasnov z votlinami in ultra-gladkimi notranjimi površinami, ki zagotavljajo, da hitrost tekočine ostane konstantna po celotnem telesu ventila.

Zrcalni zaključek odstrani mikroskopske sidrne točke, kjer se bakterije, polimeri ali delci gnojevke lahko prilepijo na stene. Med standardnimi cikli čiščenja--na mestu ali-izpiranja z vodo čistilna tekočina očisti celotno notranjo prostornino in ne pušča ostankov, ki bi kontaminirali naslednjo serijo kemikalij.

Poleg nadzora delcev mora ventil delovati brez motečega tlaka v vodu. Med natančnim jedkanjem ali nanašanjem s kemično paro mora biti dovajanje tekočine gladko in linearno. Če steblo ventila zatreska ali povzroči učinek hidravličnega kladiva pri zapiranju, nastali tlačni val potuje po liniji in vibrira pršilne šobe v procesni komori.

Ta manjša fizična vibracija zmoti mejno plast tekočine na vrteči se rezini, kar povzroči neenakomerno debelino filma ali lokalizirano čez-jedkanje. Napredne komponente za nadzor pretoka uporabljajo uravnotežene notranje geometrije za enakomerno porazdelitev tlaka tekočine, kar zagotavlja gladko aktiviranje in stabilen spodnji tlak.

Spodnja matrika komponent podrobno opisuje, kako izbira ustreznega formata strojne opreme odpravi te posebne načine okvare cevovoda.

 

Tabela 2: Matrika za izbiro komponent tekočine

 

Vrsta komponente	Primarna funkcija	Osnovna korist
Priključki Camlock	Hitra in varna vodovodna povezava	Preprečuje stagnacijo tekočine in zunanje puščanje
Sanitarni ventili	Ultra{0}}čista regulacija pretoka	Odpravlja notranje kopičenje delcev

 

Metalurgija in testiranje izluževanja kot merila kakovosti

Kemijska združljivost sistemske metalurgije je zadnja obramba pred ionsko kontaminacijo v sledovih. Standardni razredi nerjavnega jekla pogosto vsebujejo mikro-vključke manganovega sulfida, ogljika ali silicija. Ko so izpostavljeni zelo jedkim kemikalijam, kot sta vroča fosforna kislina ali vodikov peroksid, se ti površinski vključki raztopijo, zaradi česar so meje surovega zrna jekla izpostavljene nenehnemu kemičnemu napadu. Ta postopek izpiranja sprošča proste kovinske ione neposredno v kemični tok, kar uniči delovanje tranzistorja, če dosežejo površino silicija.

Preprečevanje te oblike degradacije materiala zahteva strogo kontrolo kakovosti med fazami ulivanja in strojne obdelave. Komponente visoke{1}}čistosti morajo opraviti strogo preverjanje materiala, vključno z optično emisijsko spektroskopijo za sestavo zlitine in ultrazvočnim testiranjem za lovljenje podpovršinskih praznin.

Uveljavljanje teh strogih proizvodnih standardov zagotavlja, da lahko oprema prenese neprekinjeno izpostavljenost jedkim medijem v dolgih življenjskih ciklih, ne da bi izločala kovinske ione ali prispevala k kontaminaciji procesa.

 

Vključevanje tekočinskih sistemov v strategije donosa

Nadzora kontaminacije ni mogoče izvesti samo s filtracijo zraka v čistih prostorih ali optimizacijo receptov na-ravni ravni orodja. Resnično zmanjšanje napak zahteva celovit pogled na celotno omrežje za dostavo tekočine. Posamezen pod-optimiziran ventil ali ohlapen spoj cevi bo izničil delo dragih filtrirnih enot v smeri toka.

Nadgradnja na visoko{0}}precizne povezovalne sisteme in visoko polirane komponente za nadzor pretoka omogoča proizvajalcem rezin, da odstranijo material in mehanske spremenljivke, ki povzročajo napake na rezinah. Namestitev zanesljivih tekočinskih spojev poleg specializiranih ventilov ustvarja stabilno, čisto in ponovljivo kemično okolje. V industriji, kjer lahko en pod-mikronski delec spremeni mikročip z visoko-maržo v odpad, je strojna oprema, ki prenaša tekočino, neposredno povezana s poslovnim rezultatom tovarne.