Résoudre les problèmes de traitement des semi-conducteurs ALD

Comment résoudre les principaux défis de traitement des semi-conducteurs ALD et ALE

Dans le monde très précis de la fabrication de semi-conducteurs, certaines qualités essentielles des composants des systèmes de fluides constituent le coût d'entrée. Dans les processus de dépôt de couche atomique (ALD) et de gravure de couche atomique (ALE), par exemple, une propreté extrême, bien que de plus en plus difficile à maintenir à mesure que les nœuds de processus deviennent de plus en plus petits, est essentielle pour tout composant utilisé dans ces systèmes. Des performances d'étanchéité sont également indispensables, car de nombreux gaz utilisés dans les systèmes de fluides de processus de production peuvent être dangereux.

Ces conditions peuvent sembler indiquer que le marché des vannes, des raccords et d'autres composants critiques des systèmes de fluides dans le monde des semi-conducteurs est devenu quelque peu banalisé. Étant donné que toutes les options doivent fournir ces caractéristiques essentielles, on peut s'attendre à ce que les niveaux de performance d'utilisation finale restent relativement les mêmes, n'est-ce pas ?

Pas nécessairement. Les vannes à très haute pureté pour le traitement des semi-conducteurs ALD ne sont pas toutes créées égales, et certaines options avancées ont le potentiel d'aider les fabricants à surmonter certains de leurs défis les plus urgents. Ci-dessous, nous examinons les trois principaux défis rencontrés par les fabricants de semi-conducteurs et comment les bonnes vannes de processus ALD et autres composants de système de fluide peuvent vous aider à relever et à surmonter ces défis avec plus de confiance.

#1. Gestion des chimies instables

Comme indiqué, de nombreux gaz précurseurs courants dans les processus de production ALD et ALE sont souvent instables et dangereux. Bien que l'étanchéité soit essentielle aux performances de la vanne, il existe des caractéristiques supplémentaires à rechercher.

Par exemple, pour gérer plus efficacement les précurseurs et explorer l'utilisation de nouveaux précurseurs, vous devrez peut-être soumettre vos vannes de procédé à des pressions et des températures très variables tout en poursuivant un écoulement constant et reproductible à l'état gazeux. Cela signifie que les vannes doivent fonctionner de manière prévisible et fiable sur une large plage de pressions et de températures du système, y compris jusqu'à 200 °C.

De plus, les vannes ALD et les vannes ALE doivent effectuer les processus de purge dans les mêmes paramètres précis que le dosage chimique initial. Ce processus en deux étapes implique la purge du gaz précurseur avec de l'azote, qui doit ensuite être également purgé. Cela doit se produire rapidement et de manière cohérente pour maintenir la production aussi efficace que possible.

Les vannes doivent fonctionner de manière prévisible et fiable sur une large plage de pressions et de températures du système, y compris jusqu'à 200 °C.

L'atténuation des effets des températures extrêmes fluctuantes et une purge plus efficace peuvent être accomplies avec certaines vannes multiports et collecteurs multivannes disponibles. Votre choix entre ces deux options dépend entièrement de l'application. Les collecteurs sont généralement plus appropriés pour les applications où des volumes plus importants doivent être purgés. Mais l'une ou l'autre peut être une option avantageuse lorsque vous cherchez à relever les défis uniques des nouvelles chimies.

#2. Maximiser le rendement

Les fabs d'aujourd'hui se concentrent sur une chose avant tout :maximiser le volume de puces viables qu'elles peuvent produire au cours d'un cycle de production.

Bien que la vitesse soit importante, la cohérence et la répétabilité sont encore plus critiques. Les processus ALD et ALE impliquent souvent des millions de doses chimiques à compléter. Des vannes de traitement spécialisées sont chargées de délivrer ces doses de manière fiable, souvent sur plusieurs millions de cycles. Le volume de ces doses de produits chimiques peut être influencé par la capacité de débit de la vanne de procédé, mais est davantage influencé par les millisecondes pendant lesquelles la vanne de procédé est ouverte. De petites variations dans le temps de réponse de l'actionnement de la vanne peuvent entraîner des changements inattendus dans la quantité de produit chimique délivrée à la chambre de traitement.

Un petit temps de réponse d'actionnement de vanne peut entraîner des changements inattendus dans la quantité de produit chimique délivrée à la chambre de traitement.

Il existe quelques paramètres optimaux à rechercher dans une vanne de process conçue pour des performances constamment élevées :

• Les vannes doivent fournir des performances optimales à des températures de processus pouvant atteindre 200 °C
Dans certains procédés, il est utile qu'ils puissent être entièrement immergés dans la boîte à gaz pour fournir un contrôle précis sur le dosage et la purge des gaz de procédé
• Ils doivent offrir un débit élevé et constant pour garantir la conformité aux normes de production. Ce débit doit être étroitement contrôlé et précis pour rester dans des tolérances de processus strictes, de sorte que les vitesses de réponse et d'actionnement de la vanne doivent être aussi rapides que possible.
• Les vannes doivent offrir le même niveau de performances sur des millions de cycles

#3. Réduction du coût total de possession

Enfin, la réduction du coût total de possession des outils à semi-conducteurs est un élément important de l'efficacité opérationnelle. Atteindre cet objectif implique de réduire autant que possible tout temps d'arrêt potentiel.

L'utilisation de gaz précurseurs dangereux et corrosifs, ainsi que de fortes fluctuations de température et de pression, nécessite que vos vannes soient conçues et fabriquées spécifiquement pour les systèmes ALD/ALE. Les considérations de conception doivent inclure les matériaux de construction de la vanne. Une formulation d'acier inoxydable avec un équilibre optimisé d'alliages hautes performances et de contenu résiduel est essentielle pour les environnements de production de semi-conducteurs. Des niveaux élevés de chrome, de nickel et de molybdène dans les formulations d'acier inoxydable aideront à augmenter à la fois la résistance du matériau et sa capacité à résister à la corrosion. Une certaine teneur résiduelle doit également rester dans la formulation, y compris un équilibre spécifique de soufre pour assurer une finition de surface et une soudabilité optimales des composants d'utilisation finale. Votre fabricant doit être en mesure d'équilibrer ces attributs de performance critiques pour répondre aux exigences de l'application.

Une sélection optimisée des matériaux peut contribuer à prolonger la durée de vie des composants, en aidant à réduire les temps d'arrêt pour maintenance, réparation ou remplacement. Chaque moment d'indisponibilité représente un coût important et une perte de revenus potentiels. Compte tenu du rôle essentiel que jouent les vannes dans les processus ALD et ALE (et de leur faible coût par rapport à l'ensemble du système), investir dans des composants de système de fluide plus performants peut générer un retour sur investissement significatif.

Travailler avec le bon fournisseur pour obtenir des vannes de process ALD et ALE de haute qualité et extrêmement fiables est également important. Idéalement, votre fournisseur démontrera une compréhension des processus de couche atomique et de leurs complexités inhérentes et pourra vous guider vers la sélection de vannes adaptée à vos besoins. Nos spécialistes des semi-conducteurs ont une vaste expérience pour aider les fabricants d'outils pour semi-conducteurs et les fabricants de puces à faire évoluer leurs processus et équipements de production. Si vous souhaitez en savoir plus sur la façon d'optimiser vos processus, nos spécialistes sont prêts à entamer une conversation.