ALD·ALE 반도체 공정의 3대 과제와 초고순도 밸브 솔루션

ALD 및 ALE 반도체 공정의 주요 과제 해결 방법

반도체 제조의 초정밀 세계에서 일부 필수 유체 시스템 부품 특성은 진입 장벽입니다. 예를 들어 원자층 증착(ALD)과 원자층 식각(ALE) 공정에서 극한의 청결도는 공정 노드가 점점 작아짐에 따라 유지하기가 점점 어려워지지만, 이러한 시스템에 사용되는 모든 부품에 필수적입니다. 누설 방지 성능도 필수입니다. 생산 공정 유체 시스템에 사용되는 많은 가스가 위험할 수 있기 때문입니다.

이러한 조건은 반도체 세계에서 밸브, 피팅 및 기타 필수 유체 시스템 부품 시장이 다소 상품화되었음을 시사할 수 있습니다. 모든 옵션이 이러한 필수 특성을 제공해야 하므로, 전반적인 최종 사용 성능 수준은 상대적으로 동일하게 유지될 것으로 예상할 수 있습니다. 맞습니까?

꼭 그렇지는 않습니다. ALD 반도체 공정용 초고순도 밸브는 모두 동일하게 만들어지지 않으며, 일부 고급 옵션은 제조업체가 가장 시급한 과제 중 일부를 극복하는 데 도움을 줄 잠재력이 있습니다. 아래에서 반도체 제조업체가 직면하는 상위 3가지 과제와 올바른 ALD 공정 밸브 및 기타 유체 시스템 부품이 어떻게 이러한 과제를 더 자신 있게 해결하고 극복하는 데 도움이 되는지 살펴봅니다.

#1. 불안정한 화학 물질 처리

언급했듯이 ALD 및 ALE 생산 공정에서 흔히 사용되는 많은 전구체 가스는 불안정하고 위험합니다. 누설 방지가 밸브 성능에 필수적이지만, 찾아야 할 추가 특성이 있습니다.

예를 들어, 전구체를 더 효과적으로 관리하고 새로운 전구체 사용을 탐색하기 위해 일관되고 반복 가능한 기체 상태 유동을 추구하면서 공정 밸브를 광범위하게 변하는 압력과 온도(최대 200°C 포함)에 노출시켜야 할 수 있습니다. 이는 밸브가 광범위한 시스템 압력과 온도 범위에서 예측 가능하고 안정적으로 수행해야 함을 의미합니다.

또한 ALD 밸브와 ALE 밸브는 초기 화학 도징과 동일한 정밀한 파라미터 내에서 퍼징 공정을 수행해야 합니다. 이 2단계 공정은 전구체 가스를 질소로 퍼징한 다음, 그 질소도 퍼징해야 합니다. 이는 생산 효율성을 유지하기 위해 빠르고 일관되게 발생해야 합니다.

밸브는 최대 200°C를 포함한 광범위한 시스템 압력과 온도 범위에서 예측 가능하고 안정적으로 수행해야 합니다.

변동하는 극한 온도의 영향을 완화하고 더 효과적으로 퍼징하는 것은 특정 다중 포트 밸브와 다중 밸브 매니폴드로 달성할 수 있습니다. 이 두 옵션 중 선택은 전적으로 애플리케이션에 따라 달라집니다. 매니폴드는 일반적으로 더 높은 볼륨을 퍼징해야 하는 애플리케이션에 더 적합합니다. 하지만 둘 다 새로운 화학 물질의 고유한 과제에 대처하는 데 유리한 옵션이 될 수 있습니다.

#2. 수율 극대화

오늘날 팹은 무엇보다 생산 주기 동안 생산 가능한 생존 칩의 양을 극대화하는 데 집중합니다.

속도도 중요하지만, 일관성과 반복성이 훨씬 더 중요합니다. ALD 및 ALE 공정은 완료하기 위해 수백만 번의 화학 도징을 포함하는 경우가 많습니다. 특수 공정 밸브는 수백만 사이클에 걸쳐 이러한 도징을 안정적으로 일관되게 전달하는 임무를 맡습니다. 이러한 화학 도징의 볼륨은 공정 밸브 유량 용량의 영향을 받을 수 있지만, 공정 밸브가 열려 있는 밀리초에 더 큰 영향을 받습니다. 밸브 작동 응답 시간의 작은 편차가 공정 챔버에 전달되는 화학 물질 양의 예기치 않은 변화를 초래할 수 있습니다.

밸브 작동 응답 시간의 작은 편차가 공정 챔버에 전달되는 화학 물질 양의 예기치 않은 변화를 초래할 수 있습니다.

일관된 고성능을 위해 설계된 공정 밸브에서 찾아야 할 몇 가지 최적 지표:

• 밸브는 최대 200°C의 공정 온도에서 최적의 성능 제공
• 일부 공정에서는 가스 박스에 완전히 몰입해 공정 가스의 도징과 퍼징을 정밀하게 제어하는 것이 도움이 됨
• 생산 표준 준수를 보장하기 위해 높고 일관된 유량 제공. 이 유량은 엄격한 공정 공차 내에서 유지되도록 엄격하게 제어되고 정밀해야 하므로 밸브 응답과 작동 속도는 가능한 한 빨라야 함
• 밸브는 수백만 사이클에 걸쳐 동일한 수준의 성능 제공

#3. 총소유비용 절감

마지막으로, 반도체 툴의 총소유비용 절감은 운영 효율성의 중요한 부분입니다. 이 목표 달성은 가능한 모든 다운타임 감소를 포함합니다.

위험하고 부식성인 전구체 가스 사용과 심각한 온도 및 압력 변동은 밸브가 ALD/ALE 시스템 전용으로 설계 및 제조되어야 함을 의미합니다. 설계 고려사항에는 밸브의 구성 재료가 포함되어야 합니다. 고성능 합금과 잔류 성분의 최적화된 균형을 가진 스테인리스강 제형은 반도체 생산 환경에 필수적입니다. 스테인리스강 제형에서 크롬, 니켈, 몰리브덴 수치 상승은 재료의 강도와 부식 견딜 능력을 모두 높이는 데 도움이 됩니다. 특정 잔류 성분도 제형에 남아 있어야 합니다. 예를 들어, 최적의 최종 사용 부품 표면 마감과 용접성을 보장하기 위해 황의 특정 균형이 필요합니다. 제조업체는 이러한 중요한 성능 특성을 균형 있게 조정해 애플리케이션 요구사항에 맞출 수 있어야 합니다.

최적화된 재료 선택은 부품 수명 연장에 기여해 유지보수, 수리, 교체로 인한 다운타임 감소에 도움이 됩니다. 모든 다운타임은 상당한 비용과 잠재적 수익 손실을 의미합니다. ALD 및 ALE 공정에서 밸브가 수행하는 중요한 역할(그리고 전체 시스템 대비 낮은 비용)을 고려할 때, 더 높은 성능의 유체 시스템 부품에 투자하면 그 투자에 대한 상당한 수익을 얻을 수 있습니다.

올바른 공급업체와 협력해 고품질, 고신뢰성 ALD 및 ALE 공정 밸브를 조달하는 것도 중요합니다. 이상적으로 공급업체는 원자층 공정과 그 고유한 복잡성을 이해하고 귀사의 니즈에 맞는 올바른 밸브 선택을 안내할 수 있어야 합니다. 우리 반도체 전문가들은 반도체 툴 제조업체와 칩 제조업체가 생산 공정과 장비를 발전시키는 것을 돕는 광범위한 경험을 가지고 있습니다. 공정 최적화 방법에 대해 더 알고 싶으시다면, 우리 전문가들이 대화를 시작할 준비가 되어 있습니다.