Jäännöskontaminaation hallinta puolijohdenesteverkoissa kiekkojen tuoton parantamiseksi

Nykyaikaisen puolijohdetehtaan tuottotekniikka on suurelta osin harjoittelua hiukkasten hallinnassa. Transistorien geometrioiden kutistuessa kohti alle -kolme-nanometrin kynnystä, perinteiset makro-tason kontaminantit eivät enää ole ainoa uhka. Mikroskooppiset vaihtelut kemiallisessa puhtaudessa, pienet paineenvaihtelut ja metalli-ionien jäämät prosessivirrassa aiheuttavat nyt suoraan katastrofaalisia siruvaurioita.

Vaikka työkaluparametrit, kuten plasman tiheys ja laserfokusointi, saavat suurimman osan huomiosta, fyysinen infrastruktuuri, joka toimittaa kemikaaleja, liuottimia ja erittäin{0}}puhdasta vettä märkäpenkkiin, on usein paikka, jossa sato vähenee.

 

 

Puolijohde

 

Prosessivirheiden luokittelu ja neste{0}}vaiheen syyt

Sisäisen tarkastuksen aikana löydetyt viat luokitellaan yleensä joko materiaalin sisäisiksi poikkeavuuksiksi tai prosessin{0}}aiheuttamaksi pintakontaminaatioksi. Hilan viat, mukaan lukien tyhjät paikat ja sijoitukset, juontavat yleensä alkuperäisestä harkon kasvusta. Toisaalta siltausshortsit, kuvioidut kidevirheet ja hilaoksidin hajoaminen ilmaantuvat lähes aina litografian, strippauksen, syövytyksen tai kemiallisen mekaanisen planarisoinnin aikana.

Näiden märkäkemiallisten vaiheiden aikana piikiekon pinta on erittäin reaktiivinen ja herkkä kaikille prosessikemikaaleihin suspendoituneille vieraille aineille. Jos syöttölinjaan tulee sub-mikronisia hiukkasia, nämä rakeet asettuvat hienojen metallilinjojen väliin saostuksen aikana ja aiheuttavat välittömän sähköoikosulun.

Kemiallinen saastuminen on vieläkin kavalampaa. Raskasmetalli-ionit, kuten rauta, kupari tai kromi, voivat diffundoitua suoraan piikidehilaan luoden syviä-tasoloukkuja, jotka aiheuttavat suuren valmiustilan vuotovirran. Tämä johtaa piileviin vioihin, joissa siru läpäisee alkuperäisen parametritestauksen, mutta epäonnistuu ennenaikaisesti, kun se on otettu käyttöön palvelimissa tai ajoneuvoissa.

Seuraava matriisi yhdistää nämä mikro{0}}tason rakenteelliset viat suoraan tiettyihin nesteensyöttöputkiston haavoittuvuuksiin.

 

Taulukko 1: Puolijohdevikatyypit ja nesteen ohjauksen vaikutus

 

Vikaluokka	Mikroskooppinen ilmentymä	Ensisijainen prosessin syy	Fluid-infrastruktuuriratkaisu
Pistevirheet	Vieraita metallisia epäpuhtauksia on upotettu piikidehilaan.	Kemiallinen saastuminen putken seinistä tai seoksen huono laatu.	Hyödynnetään erittäin{0}}puhtaita komponentteja ja tiukka materiaalisertifikaatti.
Prosessi-Indusoidut hiukkaset	Pintasillat aiheuttavat oikosulkuja rinnakkaisten johtavien linjojen välillä.	Komponenttien kulumisesta tai ulkoisista ilmavuodoista syntyneet mikroskooppiset palaset.	Korkean{0}}toleranssin Camlock-liittimien asennus suljetun ympäristön ylläpitämiseksi.
Volyymi- ja kerrosvirheet	Paikallinen delaminaatio, epätasainen kalvon paksuus tai etsausvaihtelut.	Painepiikit ja pyörteiset virtauskuviot kemikaalien annostelun aikana.	Tarkasti{0}}koneistettujen saniteettiventtiilien integrointi takaavat lineaarisen, tärinä{1}}vapaan virtauksen.

 

Yhteisen eheyden hallinta kemikaalien joukkotoimituksissa

Bulkkikemikaalien jakelujärjestelmät ja kemikaalien sekoitusalustat käsittelevät aggressiivisia happoja ja hankaavia lietteitä päivittäin. Nämä järjestelmät vaativat säännöllisiä säiliöiden vaihtoja, linjan tyhjennystä ja suodattimien vaihtoa. Joka kerta kun liitäntä avataan huoltoa varten, koko nestesilmukka on alttiina ulkoisille riskeille, kuten ympäristön kosteudelle, puhdastilan ilmalle ja inhimillisille virheille.

Jotta työkalujen seisonta-ajat pysyisivät vähäisinä näiden kemikaalien vaihtojen aikana, laitokset luottavat pikaliittimiin-. Määritetään vankkaCamlock-liittimetSen avulla teknikot voivat lukita ja avata syöttöjohdot nopeasti, mikä minimoi ajan, jonka sisäinen putkisto on alttiina ilmalle. Tavallisissa kaupallisissa-liittimissä on kuitenkin usein valuvirheitä, teräviä sisäisiä olkapäitä tai syviä rakoja tiivisteen istukan lähellä.

Nämä huonosti työstetyt alueet toimivat kuolleina jaloina, joissa pysähtyneet kemikaalit kerääntyvät, kiteytyvät tai hajoavat. Kun tuore kemikaali virtaa linjan läpi, se rikkoo nämä kiteytyneet palaset irti ja muuttaa ne tappaviksi hiukkasiksi, jotka ohittavat suodatuksen ja laskeutuvat kiekolle.

Mekaaninen sovitus liitoksessa määrää myös, tapahtuuko kavitaatiota. Kun nopea{1}}neste kulkee epätasaisen tai löyhästi kytketyn liitoksen läpi, paikallinen nopeus kasvaa ja laskee nesteen paineen höyrypisteensä alapuolelle. Tämä synnyttää mikro-höyrykuplia, jotka romahtavat rajusti paineen palautuessa alavirtaan.

Tämän mikro{0}}kavitaation aiheuttamat iskuaallot syövyttävät fyysisesti alavirran putkiston sisäseiniä, poistaen passivoivia kerroksia ja muodostaen ruostumattomasta teräksestä valmistettuja hiutaleita. Korkean-toleranssin Camlock-liittimissä on tarkkoja-porattuja sisäosia, jotka ovat täydellisesti linjassa putken sisähalkaisijan kanssa, säilyttäen tasaisen nopeusprofiilin ja pysäyttäen kavitaation ennen sen alkamista.

 

LEADTEK Camlock A

 

Estää hiukkasten juuttumisen ja leikkausshokin venttiileissä

Liittimet muodostavat putkilinjan rungon, mutta venttiilit hoitavat dynaamisen kuristuksen, eristyksen ja virtauksen ohjauksen. Tavalliset teollisuusventtiilit ovat suuri tuottohäviön lähde, koska niiden sisäiset ontelot mahdollistavat hiukkasten laskeutumisen. CMP-lietteet, jotka sisältävät suspendoituneita hankaavia hiukkasia, kuten piidioksidia tai alumiinioksidia, ovat erityisen alttiita putoamaan suspensiosta, kun virtausnopeus laskee venttiilirungon sisällä. Kun venttiili toimii, nämä pakatut sedimentit puristuvat, leikataan ja huuhdellaan prosessityökaluun suurina agglomeraatteina, jotka naarmuttavat kiekon pintaa.

Näiden kuolleiden vyöhykkeiden poistamiseksi{0}}puhtaat prosessilinjat käyttävät sähkökiillotettuaSaniteettiventtiilitkriittisissä virtaussilmukoissa. Näissä venttiileissä on nolla-sisäinen-ontelo ja erittäin-sileät sisäpinnat, jotta nesteen nopeus pysyy vakiona koko venttiilin rungossa.

Peiliviimeistely poistaa mikroskooppiset kiinnityskohdat, joissa bakteerit, polymeerit tai lietehiukkaset voivat tarttua seiniin. Tavanomaisten puhdistus-paikalla-tai vesi-huuhtelujaksojen aikana huuhteluneste puhdistaa koko sisäisen tilavuuden jättämättä jäljelle jäämiä, jotka saastuttaisivat seuraavan kemikaalierän.

Hiukkassäädön lisäksi venttiilin on toimittava häiritsemättä linjapainetta. Tarkkuusetsauksen tai kemiallisen höyrypinnoituksen aikana nesteen annostelun on oltava tasaista ja lineaarista. Jos venttiilin varsi tärisee tai aiheuttaa hydraulisen vasaran sulkeutumisen yhteydessä, tuloksena oleva paineaalto kulkee linjaa pitkin ja tärisee prosessikammion sisällä olevia ruiskutussuuttimia.

Tämä vähäinen fyysinen tärinä häiritsee nesteen rajakerroksen kehruukiekon päällä, mikä aiheuttaa epätasaisen kalvon paksuuden tai paikallisen yli{0}}etsauksen. Kehittyneet virtauksensäätökomponentit käyttävät tasapainotettuja sisäisiä geometrioita jakaakseen nestepaineen tasaisesti, mikä varmistaa tasaisen toiminnan ja vakaan myötävirtapaineen.

Alla olevassa komponenttimatriisissa kerrotaan, kuinka oikean laitteistomuodon valitseminen korjaa nämä tietyt liukuhihnan vikatilat.

 

Taulukko 2: Nestekomponenttien valintamatriisi

 

Komponenttityyppi	Ensisijainen toiminto	Ydinetu
Camlock-liittimet	Nopea, turvallinen putkiliitäntä	Estää nesteen pysähtymisen ja ulkoiset vuodot
Saniteettiventtiilit	Ultra{0}}puhdas virtauksen säätö	Poistaa sisäisen hiukkasten kertymisen

 

Metallurgia ja liuotustestaus laadun vertailuarvoina

Järjestelmän metallurgian kemiallinen yhteensopivuus on viimeinen suoja ionipitoisuuksia vastaan. Vakiolaatuiset ruostumaton teräs sisältävät usein mikro-mangaanisulfidin, hiilen tai piin inkluusiota. Altistuessaan erittäin syövyttäville kemikaaleille, kuten kuumalle fosforihapolle tai vetyperoksidille, nämä pintasulkeumat liukenevat ja altistavat teräksen raakaraerajat jatkuvalle kemialliselle hyökkäykselle. Tämä liuotusprosessi vapauttaa vapaita metalli-ioneja suoraan kemikaalivirtaan, mikä pilaa transistorin suorituskyvyn, jos ne saavuttavat piipinnan.

Tämän materiaalin heikkenemisen estäminen vaatii tiukkaa laadunvalvontaa valu- ja koneistusvaiheiden aikana. Erittäin-puhtaiden komponenttien on läpäistävä tiukka materiaalitarkastus, mukaan lukien optinen emissiospektroskopia metalliseoksen koostumuksen määrittämiseksi ja ultraäänitestaus pinnan alla olevien onteloiden keräämiseksi.

Näiden tiukkojen valmistusstandardien noudattaminen takaa, että laitteet kestävät jatkuvaa altistumista syövyttävälle materiaalille pitkän elinkaaren ajan ilman metalli-ionien irtoamista tai prosessin kontaminaatiota.

 

Nestejärjestelmien integrointi tuottostrategioihin

Epäpuhtauksien hallintaa ei voida hoitaa pelkästään puhdastilan ilmansuodatuksella tai työkalu{0}}reseptin optimoinnilla. Todellinen vikojen vähentäminen vaatii kattavan tarkastelun koko nesteen jakeluverkostosta. Yksi ali-optimoitu venttiili tai löysä putkiliitos tekee tyhjäksi kalliiden suodatinyksiköiden työn.

Päivittäminen erittäin{0}}tarkkoihin liitäntäjärjestelmiin ja erittäin kiillotettuihin virtauksensäätökomponentteihin mahdollistaa kiekkojen vikoja aiheuttavan materiaalin ja mekaanisten muuttujien poistamisen. Luotettavien nesteliitosten käyttäminen erikoisventtiilien rinnalla luo vakaan, puhtaan ja toistettavan kemiallisen ympäristön. Toimialalla, jossa yksittäinen sub-mikroninen hiukkanen voi muuttaa suuren-marginaalin mikrosirun romuksi, nestettä kuljettava laitteisto on suoraan sidottu tehtaan johtoon.