Belangrijkste uitdagingen in ALD en ALE semiconductorverwerking overwinnen

Hoe de top ALD en ALE semiconductorverwerkingsuitdagingen op te lossen

In de uiterst precieze wereld van semiconductorfabricatie zijn sommige essentiële vloeistofsysteemcomponentkwaliteiten de instapkaart. In atomlaagdepositie (ALD) en atomlaagetsen (ALE) processen is bijvoorbeeld extreme schoonheid – steeds moeilijker te behouden naarmate procesnodes kleiner worden – cruciaal voor elke component die in deze systemen gebruikt wordt. Lekvrije prestaties zijn ook een must, aangezien veel van de gassen die in productieprocesvloeistofsystemen gebruikt worden gevaarlijk kunnen zijn.

Deze voorwaarden lijken erop te duiden dat de markt voor kleppen, koppelingen en andere kritische vloeistofsysteemcomponenten in de semiconductorwereld enigszins gecommoditiseerd is geworden. Aangezien alle opties deze essentiële kenmerken moeten bieden, kunnen eindgebruikprestatieniveaus ervan verwacht worden relatief hetzelfde te blijven – toch?

Niet noodzakelijk. Ultrahoog-zuiverheidskleppen voor ALD semiconductorverwerking zijn niet allemaal gelijk gemaakt, en sommige geavanceerde opties hebben het potentieel om fabricanten te helpen hun meest dringende uitdagingen te overwinnen. Hieronder onderzoeken we de top drie uitdagingen waaraan semiconductorfabrikanten tegenkomen en hoe de juiste ALD proceskleppen en andere vloeistofsysteemcomponenten je kunnen helpen die uitdagingen met meer vertrouwen aan te pakken en te overwinnen.

#1. Omgaan met onstabiele chemieën

Zoals opgemerkd, zijn veel van de precursor gassen die gangbaar zijn in ALD en ALE productieprocessen vaak onstabiel en gevaarlijk. Terwijl lekvrijheid essentieel is in klepprestaties, zijn er aanvullende kenmerken om naar te zoeken.

Bijvoorbeeld, om precursors effectiever te managen en het gebruik van nieuwe te verkennen, moet je je proceskleppen mogelijk blootstellen aan wijd uiteenlopende drukken en temperaturen naargelang je consistent, herhaalbare, gasvormige stroom nastreeft. Dit betekent dat kleppen voorspelbaar en betrouwbaar moeten presteren over een breed bereik van systeemdrukken en temperaturen, inclusief tot 200°C.

Daarnaast moeten ALD kleppen en ALE kleppen de purgeringsprocessen binnen dezelfde nauwkeurige parameters uitvoeren als de initiële chemische dosering. Dit twee-stapsproces omvat het purgeren van de precursor gas met stikstof, wat daarna ook gepurged moet worden. Dit moet snel en consistent gebeuren om de productie zo efficiënt mogelijk te houden.

Kleppen moeten voorspelbaar en betrouwbaar presteren over een breed bereik van systeemdrukken en temperaturen, inclusief tot 200°C.

Het mitigeren van de effecten van fluctuerende extreme temperaturen en effectiever purgeren kan bereikt worden met bepaalde beschikbare multiport kleppen en multi-klep manifolds. Je keuze tussen deze twee opties is volledig toepassingsafhankelijk – manifolds zijn typisch meer geschikt voor applicaties waar hogere volumes gepurged moeten worden. Maar beide kunnen een voordelige optie zijn als je probeert om de unieke uitdagingen van nieuwe chemieën aan te gaan.

#2. Opbrengst maximaliseren

Tegenwoordig zijn fabs gericht op één ding boven alles: het maximaliseren van het volume van levensvatbare chips die ze tijdens een productiecyclus kunnen produceren.

Terwijl snelheid belangrijk is, zijn consistentie en herhaalbaarheid nog kritischer. ALD en ALE processen omvatten vaak miljoenen chemische doses om te voltooien. Gespecialiseerde proceskleppen hebben de taak om die doses consistent betrouwbaar af te leveren, vaak over vele miljoenen cycli. Het volume van deze chemische doses kan beïnvloed worden door de klepstroomcapaciteit, maar wordt meer beïnvloed door de milliseconden waarin de procesklep open is. Kleine varianties in klepactuatieresponstijd kunnen leiden tot onverwachte veranderingen in de hoeveelheid chemische stof die aan de proceskamer geleverd wordt.

Kleine klepactuatieresponstijd kan leiden tot onverwachte veranderingen in de hoeveelheid chemische stof die aan de proceskamer geleverd wordt.

Er zijn een paar optimale metrics om te zoeken in een procesklep ontworpen voor consistent hoge prestaties:

• Kleppen moeten optimale prestaties bieden in proces temperaturen zo hoog als 200°C
• In sommige processen is het nuttig als ze volledig in de gasbox kunnen worden gedompeld om nauwkeurige controle over de dosering en purging van procesgassen te bieden
• Ze moeten hoge, consistente stroom bieden om conformiteit met productiestandards te garanderen. Deze stroom moet strak gecontroleerd en precies zijn om binnen strikte proces-toleranties te blijven – dus kleprespons en actuatiesnelheden moeten zo snel mogelijk zijn.
• Kleppen moeten hetzelfde prestatieniveau leveren over miljoenen cycli

#3. Totale eigendomskosten verlagen

Ten slotte is het verlagen van de totale eigendomskosten voor semiconductor tools een belangrijk onderdeel van operationele efficiëntie. Het bereiken van dit doel omvat het verminderen van mogelijke downtime waar mogelijk.

Gebruik van gevaarlijke en corroderende precursor gassen, alsook extreme temperatuur- en drukfluctuaties, noodzaakt dat je kleppen specifiek ontworpen en gefabriceerd zijn voor ALD/ALE systemen. Ontwerpoverwegingen moeten de klepmaterialen van constructie omvatten. Een roestvrij staal formulering met een geoptimaliseerde balans van hoogpresterende legeringen en residuele inhoud is cruciaal voor semiconductorproductieomgevingen. Verhoogde niveaus van chroom, nikkel en molybdeen in roestvrij staal formuleringen zullen helpen om zowel de materiaalsterkte als de capaciteit om corrosie te weerstaan te vergroten. Bepaalde residuele inhoud moet ook in de formulering blijven, inclusief een specifieke balans van zwavel om optimale eindgebruik componentoppervlakteafwerking en lasbaarheid te garanderen. Je fabrikant moet in staat zijn om deze kritieke prestatiekenmerken te balanceren om aan applicatievereisten te voldoen.

Geoptimaliseerde materiaalselectie kan bijdragen aan verlengde componentlevensduur, helpen om downtime voor onderhoud, reparatie of vervanging te verminderen. Elk moment van downtime vertegenwoordigt significante kosten en verlies van potentiële opbrengst. Overwegend de cruciale rol die kleppen spelen in ALD en ALE processen (en hun lage kosten relatief tot het hele systeem), kan investeren in hoger presterende vloeistofsysteemcomponenten een significante rendement op die investering opleveren.

Samenwerken met de juiste leverancier om hoge-kwaliteit, hoogbetrouwbare ALD en ALE proceskleppen te procuren is eveneens belangrijk. Ideaal toont je leverancier begrip van atomlaagprocessen en hun inherent complexiteit en kan je helpen naar de juiste klepselectie voor je behoeften. Onze semiconductorspecialisten hebben uitgebreide ervaring in het helpen van semiconductor toolfabrikanten en chipfabrikanten hun productieprocessen en apparatuur te evolueren. Als je geïnteresseerd bent in meer te leren over hoe je je processen kunt optimaliseren, staan onze specialisten klaar om een gesprek te starten.