کنترل آلودگی ردیابی در شبکه های سیال نیمه هادی برای بهبود عملکرد ویفر

مهندسی بازده در یک کارخانه نیمه هادی مدرن تا حد زیادی تمرینی در مدیریت ذرات است. از آنجایی که هندسه ترانزیستور به سمت آستانه‌های زیر-سه- نانومتری کوچک می‌شود، آلاینده‌های سنتی سطح ماکرو{3}}دیگر تنها تهدید نیستند. تغییرات میکروسکوپی در خلوص شیمیایی، نوسانات جزئی فشار و یون‌های فلزی کم در جریان فرآیند اکنون مستقیماً باعث خرابی فاجعه‌بار تراشه می‌شوند.

در حالی که پارامترهای ابزار مانند چگالی پلاسما و فوکوس لیزر بیشتر توجه را به خود جلب می‌کنند، زیرساخت فیزیکی که مواد شیمیایی، حلال‌ها و آب فوق{0} خالص را به نیمکت مرطوب می‌رساند، اغلب جایی است که عملاً از دست دادن عملکرد رخ می‌دهد.

 

 

نیمه هادی

 

طبقه‌بندی نقص فرآیند و علل ریشه‌ای{0}مایع

عیوب یافت شده در طول بازرسی درون خطی عموماً به عنوان ناهنجاری های ذاتی مواد یا آلودگی سطحی{0}} ناشی از فرآیند طبقه بندی می شوند. عیوب شبکه، از جمله جای خالی و دررفتگی، معمولاً به رشد اولیه شمش باز می گردد. از سوی دیگر، شلوارهای کوتاه، عیوب کریستالی طرح‌دار، و تجزیه اکسید دروازه تقریباً همیشه در طول لیتوگرافی، کندن، اچ کردن، یا صفحه‌نمایش مکانیکی شیمیایی معرفی می‌شوند.

در طی این مراحل شیمی مرطوب، سطح ویفر سیلیکونی نسبت به هر ماده خارجی معلق در مواد شیمیایی فرآیند بسیار واکنش پذیر و آسیب پذیر است. اگر یک خط تحویل ذرات زیر-میکرونی وارد کند، این دانه‌ها در طول رسوب‌گذاری بین خطوط فلزی ریز قرار می‌گیرند و یک اتصال الکتریکی فوری ایجاد می‌کنند.

آلودگی شیمیایی حتی موذیانه تر است. یون‌های فلزات سنگین مانند آهن، مس، یا کروم می‌توانند مستقیماً در شبکه کریستال سیلیکونی پخش شوند و تله‌های سطح عمیق- ایجاد کنند که باعث جریان نشتی آماده به کار بالا می‌شوند. این منجر به نقص‌های پنهانی می‌شود که در آن تراشه آزمایش‌های پارامتریک اولیه را پشت سر می‌گذارد اما پس از استقرار در سرورها یا وسایل نقلیه، پیش از موعد از کار می‌افتد.

ماتریس زیر این خرابی‌های ساختاری در سطح میکرو را مستقیماً به آسیب‌پذیری‌های خاص در لوله‌کشی تحویل سیال متصل می‌کند.

 

جدول 1: انواع نقص نیمه هادی و تاثیر کنترل سیال

 

دسته نقص	تجلی میکروسکوپی	علت اصلی فرآیند اولیه	راه حل زیرساخت سیال
نقص نقطه	ناخالصی های فلزی خارجی که در شبکه کریستال سیلیکونی تعبیه شده است.	آلودگی شیمیایی ناشی از شستشوی دیواره لوله یا کیفیت پایین آلیاژ.	استفاده از اجزای{0}}با خلوص بالا با گواهی مواد سخت.
فرآیند{0}ذرات القایی	پل های سطحی که باعث اتصال کوتاه بین خطوط رسانای موازی می شوند.	قطعات میکروسکوپی ناشی از سایش اجزا یا نشت هوای خارجی.	نصب اتصالات Camlock با تحمل{0} بالا برای حفظ محیطی مهر و موم شده.
عیوب حجم و لایه	لایه لایه شدن موضعی، ضخامت لایه ناهموار، یا تغییرات اچینگ.	نوسانات فشار و الگوهای جریان آشفته در طول تحویل شیمیایی.	ادغام شیرهای بهداشتی ماشینکاری شده دقیق{{0} برای اطمینان از جریان خطی و بدون لرزش{1}.

 

مدیریت یکپارچگی مشترک در تحویل مواد شیمیایی انبوه

سیستم های توزیع مواد شیمیایی انبوه و اسکیدهای ترکیبی شیمیایی روزانه اسیدهای تهاجمی و دوغاب های ساینده را کنترل می کنند. این سیستم ها نیاز به تعویض کانتینر منظم، پاکسازی خط و تعویض فیلتر دارند. هر بار که یک اتصال برای تعمیر و نگهداری باز می شود، کل حلقه سیال در معرض خطرات خارجی از جمله رطوبت محیط، هوای تمیز اتاق و خطای انسانی قرار می گیرد.

برای پایین نگه داشتن زمان از کار افتادگی ابزار در طول این تعویض‌های شیمیایی، تسهیلات بر{0}کوپلینگ‌های قطع سریع تکیه دارند. مشخص کردن قویاتصالات Camlockبه تکنسین ها این امکان را می دهد که خطوط تامین را به سرعت قفل و باز کنند و زمان قرار گرفتن لوله کشی داخلی در معرض هوا را به حداقل می رساند. با این حال، کوپلرهای استاندارد تجاری- اغلب دارای عیوب ریخته گری، شانه های داخلی تیز، یا شکاف های عمیق در نزدیکی صندلی واشر هستند.

این نواحی که ماشین کاری ضعیفی دارند مانند پاهای مرده عمل می کنند که در آن مواد شیمیایی راکد جمع می شوند، متبلور می شوند یا تجزیه می شوند. هنگامی که ماده شیمیایی تازه از خط عبور می کند، این تکه های متبلور را آزاد می کند و آنها را به ذرات قاتل تبدیل می کند که از فیلتراسیون عبور کرده و روی ویفر فرود می آیند.

اتصال مکانیکی در مفصل همچنین تعیین می کند که آیا کاویتاسیون رخ می دهد یا خیر. هنگامی که سیال با سرعت بالا از یک مفصل بدون تراز یا اتصال شل عبور می‌کند، سرعت موضعی افزایش می‌یابد و فشار سیال را به زیر نقطه بخار خود کاهش می‌دهد. این حباب‌های ریز بخار تولید می‌کند که با بازگشت فشار در پایین دست، به شدت فرو می‌ریزند.

امواج ضربه‌ای ناشی از این میکرو{0}}کاویتاسیون دیوارهای داخلی لوله‌کشی پایین دست را به‌طور فیزیکی فرسایش می‌دهد، لایه‌های غیرفعال را از بین می‌برد و تکه‌های فولادی ضد زنگ تولید می‌کند. اتصالات Camlock با تحمل{2}بالا دارای نمای داخلی با دقت- هستند که کاملاً با قطر داخلی لوله مطابقت دارد و پروفیل سرعت صاف را حفظ می کند و حفره را قبل از شروع آن متوقف می کند.

 

LEADTEK Camlock A

 

جلوگیری از گیر افتادن ذرات و شوک برشی در شیرها

اتصالات چارچوب خط لوله را ایجاد می کنند، اما شیرها کار دینامیکی دریچه گاز، جداسازی و هدایت جریان را انجام می دهند. دریچه های صنعتی استاندارد منبع اصلی از دست دادن عملکرد هستند زیرا حفره های داخلی آنها به ذرات اجازه ته نشین شدن می دهد. دوغاب های CMP، که حاوی ذرات ساینده معلق مانند سیلیس یا آلومینا هستند، به ویژه در هنگام کاهش سرعت جریان در داخل بدنه دریچه، مستعد ریزش سوسپانسیون هستند. هنگامی که دریچه فعال می شود، این رسوبات فشرده فشرده، بریده شده و به عنوان آگلومره های بزرگی که سطح ویفر را خراش می دهند، در ابزار فرآیند ریخته می شوند.

برای حذف این مناطق مرده،-خطوط فرآیند با خلوص بالا از پولیش الکتریکی استفاده می‌کنندشیرآلات بهداشتیدر حلقه های جریان بحرانی این شیرها با طرح‌های حفره‌ای صفر-داخلی-و سطوح داخلی فوق‌العاده-صاف ساخته شده‌اند تا اطمینان حاصل شود که سرعت سیال در سرتاسر بدنه شیر ثابت می‌ماند.

روکش آینه ای نقاط لنگر میکروسکوپی را که باکتری ها، پلیمرها یا ذرات دوغاب می توانند به دیوارها بچسبند را از بین می برد. در طول چرخه‌های شستشوی استاندارد-در-محل یا آب-، مایع پاک‌کننده کل حجم داخلی را پاک می‌کند و هیچ اثری برای آلوده کردن دسته شیمیایی بعدی باقی نمی‌گذارد.

فراتر از کنترل ذرات، یک شیر باید بدون مزاحم فشار خط کار کند. در حین اچ کردن دقیق یا رسوب بخار شیمیایی، تحویل مایع باید صاف و خطی باشد. اگر ساقه سوپاپ در هنگام بسته شدن صدای چکش هیدرولیک ایجاد کند، موج فشار حاصل از خط عبور می کند و نازل های اسپری داخل محفظه فرآیند را به لرزه در می آورد.

این ارتعاش فیزیکی جزئی، لایه مرزی سیال روی ویفر در حال چرخش را مختل می کند و باعث ضخامت لایه ناهموار یا اچ شدن بیش از- موضعی می شود. اجزای پیشرفته کنترل جریان از هندسه های داخلی متعادل استفاده می کنند تا فشار سیال را به طور یکنواخت توزیع کنند و از تحریک صاف و فشار پایین دست پایدار اطمینان حاصل کنند.

ماتریس مؤلفه زیر نحوه انتخاب فرمت سخت افزاری مناسب را برای رفع این حالت های خاص خرابی خط لوله توضیح می دهد.

 

جدول 2: ماتریس انتخاب جزء سیال

 

نوع مؤلفه	عملکرد اولیه	سود اصلی
اتصالات Camlock	اتصال سریع و ایمن لوله کشی	از رکود مایعات و نشت خارجی جلوگیری می کند
شیرآلات بهداشتی	تنظیم جریان فوق{{0} خالص	تجمع ذرات داخلی را از بین می برد

 

متالورژی و آزمایش لیچ به عنوان معیارهای کیفیت

سازگاری شیمیایی متالورژی سیستم دفاع نهایی در برابر آلودگی یونی ردیابی است. گریدهای استاندارد فولاد ضد زنگ اغلب حاوی ریز{1}}سولفید منگنز، کربن یا سیلیکون هستند. هنگامی که در معرض مواد شیمیایی بسیار خورنده مانند اسید فسفریک داغ یا پراکسید هیدروژن قرار می گیرند، این اجزای سطحی حل می شوند و مرزهای دانه خام فولاد را در معرض حملات شیمیایی مداوم قرار می دهند. این فرآیند لیچینگ یون‌های فلزی آزاد را مستقیماً در جریان شیمیایی آزاد می‌کند که در صورت رسیدن به سطح سیلیکون، عملکرد ترانزیستور را خراب می‌کند.

جلوگیری از این شکل از تخریب مواد مستلزم کنترل کیفیت دقیق در مراحل ریخته‌گری و ماشین‌کاری است. اجزای با خلوص بالا باید از تأیید دقیق مواد، از جمله طیف‌سنجی انتشار نوری برای ترکیب آلیاژ و آزمایش اولتراسونیک برای گرفتن حفره‌های زیرسطحی استفاده کنند.

اجرای این استانداردهای سخت‌گیرانه تولید تضمین می‌کند که تجهیزات می‌توانند در طول چرخه عمر طولانی، بدون ریزش یون‌های فلزی یا کمک به آلودگی فرآیند، در معرض قرار گرفتن مداوم در معرض رسانه‌های خورنده قرار بگیرند.

 

ادغام سیستم های سیال در استراتژی های بازده

کنترل آلودگی را نمی‌توان تنها با فیلتر کردن هوای اتاق تمیز یا بهینه‌سازی دستور العمل{0}}در سطح ابزار کنترل کرد. کاهش واقعی نقص مستلزم نگاهی جامع به کل شبکه تحویل مایع است. یک دریچه فرعی بهینه شده یا یک اتصال لوله کشی شل، کار واحدهای فیلتراسیون گران قیمت پایین دست را خنثی می کند.

ارتقاء به{0}سیستم‌های اتصال با دقت بالا و اجزای کنترل جریان بسیار صیقلی به ویفرها اجازه می‌دهد تا مواد و متغیرهای مکانیکی را که باعث نقص ویفر می‌شوند حذف کنند. استقرار اتصالات سیال قابل اعتماد در کنار شیرهای تخصصی، یک محیط شیمیایی پایدار، تمیز و تکرارپذیر ایجاد می کند. در صنعتی که یک ذره زیر{3}}میکرون می‌تواند یک ریزتراشه با حاشیه{4}بالا را به قراضه تبدیل کند، سخت‌افزاری که سیال را حمل می‌کند مستقیماً به خط تولید کارخانه متصل می‌شود.