Контролиране на следи от замърсяване в полупроводникови флуидни мрежи за подобряване на добива на пластини

Инженерингът на добива в модерна фабрика за полупроводници до голяма степен е упражнение за управление на частиците. Тъй като геометрията на транзисторите се свива към под-три-нанометрови прагове, традиционните замърсители на макро-ниво вече не са единствената заплаха. Микроскопичните вариации в химическата чистота, незначителните колебания на налягането и следите от метални йони в технологичния поток сега директно причиняват катастрофални повреди на чипове.

Докато параметри на инструмента като плазмена плътност и фокус на лазера привличат по-голяма част от вниманието, физическата инфраструктура, доставяща химикали, разтворители и ултра{0}}чиста вода до мокрия стенд, често е мястото, където всъщност се случва загуба на добив.

 

 

полупроводник

 

Класификация на дефекти в процеса и първопричини за течна-фаза

Дефектите, открити по време на инспекция в линията, обикновено се класифицират или като присъщи на материала аномалии, или като -предизвикано от процеса повърхностно замърсяване. Дефектите на решетката, включително празни места и дислокации, обикновено се проследяват обратно към първоначалния растеж на блока. От друга страна, свързващи къси съединения, шарени кристални дефекти и разпадане на оксид на затвора почти винаги се въвеждат по време на литография, оголване, ецване или химично-механична планаризация.

По време на тези етапи на мокра химия повърхността на силициевата пластина е силно реактивна и уязвима към всякакви чужди вещества, суспендирани в химикалите на процеса. Ако подаващата линия вкарва под-микронни частици, тези зърна се набиват между фините метални линии по време на отлагането, създавайки незабавно късо съединение.

Химическото замърсяване е още по-коварно. Йони на тежки метали като желязо, мед или хром могат да дифундират направо в силициевата кристална решетка, създавайки уловки на дълбоко-ниво, които причиняват висок ток на утечка в режим на готовност. Това води до латентни дефекти, при които чипът преминава първоначално параметрично тестване, но се проваля преждевременно, след като бъде внедрен в сървъри или превозни средства.

Следващата матрица свързва тези структурни повреди на микро-ниво директно със специфични уязвимости във водопровода за доставка на течност.

 

Таблица 1: Видове дефекти на полупроводници и влияние на контрола на течността

 

Категория на дефекта	Микроскопска проява	Основна първопричина на процеса	Решение за течна инфраструктура
Точкови дефекти	Чужди метални примеси, вградени в силициевата кристална решетка.	Химическо замърсяване от излугване на стените на тръбата или лошо качество на сплавта.	Използване на високо{0}}компоненти със стриктно сертифициране на материалите.
Процес-индуцирани частици	Повърхностни мостове, причиняващи късо съединение между паралелни проводими линии.	Микроскопични фрагменти, генерирани от износване на компоненти или външни течове на въздух.	Инсталиране на фитинги Camlock с висока-толерантност за поддържане на затворена среда.
Дефекти на обема и слоя	Локализирано разслояване, неравномерна дебелина на филма или вариации в ецване.	Скокове на налягането и турбулентни модели на потока по време на доставяне на химикал.	Интегриране на прецизно-обработени санитарни вентили за осигуряване на линеен поток без{1}}вибрации.

 

Управление на съвместната цялост при доставка на насипни химикали

Системите за разпределение на насипни химикали и плъзгачите за смесване на химикали се справят ежедневно с агресивни киселини и абразивни суспензии. Тези системи изискват редовна смяна на контейнери, продухване на линията и подмяна на филтри. Всеки път, когато се отваря връзка за поддръжка, целият флуиден контур е изложен на външни рискове, включително околна влага, въздух в чисти помещения и човешка грешка.

За да се поддържа нисък престой на инструмента по време на тези смени на химикали, съоръженията разчитат на съединители за бързо-разединяване. Посочване на здравФитинги Camlockпозволява на техниците да заключват и отключват захранващите линии бързо, минимизирайки времето, през което вътрешната водопроводна инсталация е изложена на въздух. Обаче стандартните съединители от търговски-клас често имат несъвършенства при отливане, остри вътрешни рамена или дълбоки пукнатини близо до гнездото на уплътнението.

Тези лошо обработени зони действат като мъртви крака, където застоялите химикали се събират, кристализират или се разграждат. Когато пресен химикал тече през линията, той освобождава тези кристализирани парчета, превръщайки ги в частици убийци, които заобикалят филтрацията и попадат върху пластината.

Механичното напасване на ставата също диктува дали възниква кавитация. Когато високо{1}}скоростният флуид преминава през неподравнена или хлабаво свързана връзка, локалната скорост се увеличава и пада налягането на флуида под точката му на изпаряване. Това генерира парни микро-мехурчета, които се свиват бурно, когато налягането се възстанови надолу по течението.

Ударните вълни от тази микро-кавитация разяждат физически вътрешните стени на водопроводната инсталация надолу по веригата, премахвайки пасивиращите слоеве и генерирайки люспи от неръждаема стомана. Фитингите Camlock с висока-толерантност се отличават с прецизни-пробити вътрешности, които се изравняват идеално с вътрешния диаметър на тръбата, поддържайки плавен профил на скоростта и спирайки кавитацията, преди да започне.

 

LEADTEK Camlock A

 

Предотвратяване на улавяне на частици и удар на срязване във вентили

Фитингите установяват рамката на тръбопровода, но вентилите се справят с динамичната работа по дроселиране, изолиране и насочване на потока. Стандартните промишлени вентили са основен източник на загуба на добив, тъй като техните вътрешни кухини позволяват на частиците да се утаят. Суспензиите на CMP, които съдържат суспендирани абразивни частици като силициев диоксид или алуминиев оксид, са особено предразположени към изпускане от суспензията, когато скоростта на потока намалява вътре в тялото на клапана. Когато вентилът се задейства, тези опаковани утайки се компресират, разрязват и измиват в технологичния инструмент като големи агломерати, които надраскват повърхността на вафлата.

За да се премахнат тези мъртви зони, технологичните линии с висока{0}}чистота използват електрополираниСанитарни вентилив критични контури на потока. Тези клапани са изградени с дизайн без-вътрешна-кухина и ултра-гладки вътрешни повърхности, за да се гарантира, че скоростта на течността остава постоянна в тялото на клапана.

Огледалното покритие премахва микроскопичните точки на закрепване, където бактерии, полимери или частици суспензия могат да полепнат по стените. По време на стандартните цикли на почистване-на-място или-промиване с вода, прочистващата течност изчиства целия вътрешен обем, като не оставя никакви остатъци, които да замърсят следващата химическа партида.

Освен контрола на частиците, вентилът трябва да работи без да нарушава налягането в тръбопровода. По време на прецизно ецване или химическо отлагане на пари, подаването на течност трябва да бъде гладко и линейно. Ако стеблото на клапана трака или предизвиква ефект на хидравличен чук при затваряне, получената вълна на налягане се движи надолу по линията и вибрира дюзите за пръскане вътре в процесната камера.

Тази незначителна физическа вибрация нарушава граничния слой на течността върху въртящата се пластина, причинявайки неравномерна дебелина на филма или локализирано над{0}}ецване. Усъвършенстваните компоненти за контрол на потока използват балансирани вътрешни геометрии, за да разпределят равномерно налягането на флуида, осигурявайки плавно задействане и стабилно налягане надолу по веригата.

Матрицата на компонентите по-долу описва как изборът на правилния хардуерен формат коригира тези специфични режими на повреда на тръбопровода.

 

Таблица 2: Матрица за избор на флуиден компонент

 

Тип компонент	Основна функция	Основна полза
Фитинги Camlock	Бърза и сигурна водопроводна връзка	Предотвратява стагнация на течности и външни течове
Санитарни вентили	Изключително{0}}чисто регулиране на потока	Елиминира вътрешното натрупване на частици

 

Металургията и изпитването за излугване като критерии за качество

Химическата съвместимост на системната металургия е крайната защита срещу следи от йонно замърсяване. Стандартните видове неръждаема стомана често съдържат микро-примеси на манганов сулфид, въглерод или силиций. Когато са изложени на силно корозивни химикали като гореща фосфорна киселина или водороден пероксид, тези повърхностни включвания се разтварят, излагайки границите на суровите зърна на стоманата на продължаваща химическа атака. Този процес на излугване освобождава свободни метални йони директно в химическия поток, което разваля работата на транзистора, ако достигнат повърхността на силикона.

Предотвратяването на тази форма на разграждане на материала изисква строг контрол на качеството по време на етапите на леене и машинна обработка. Компонентите с висока -чистота трябва да преминат през строга проверка на материала, включително оптична емисионна спектроскопия за състава на сплавта и ултразвуково изпитване за улавяне на подповърхностни кухини.

Прилагането на тези строги производствени стандарти гарантира, че оборудването може да се справи с продължително излагане на корозивна среда в продължение на дълги жизнени цикли, без да отделя метални йони или да допринася за замърсяване на процеса.

 

Интегриране на флуидни системи в стратегии за добив

Контролът на замърсяването не може да се управлява единствено чрез филтриране на въздуха в чисти помещения или оптимизация на рецептата-на ниво инструмент. Истинското намаляване на дефектите изисква цялостен поглед върху цялата мрежа за доставка на течности. Единичен под-оптимизиран клапан или разхлабена тръбна връзка ще обезсили работата на скъпите филтриращи модули надолу по веригата.

Надграждането до високо{0}}прецизни системи за свързване и високо полирани компоненти за контрол на потока позволява на производителите на пластини да отстраняват материалните и механичните променливи, които причиняват дефекти на пластините. Разполагането на надеждни флуидни съединения заедно със специализирани клапани създава стабилна, чиста и повторяема химическа среда. В индустрия, където една под-микронна частица може да превърне микрочип с висок-марж в скрап, хардуерът, който пренася течността, е пряко свързан с крайния резултат на фабриката.