ALD 반도체 처리 문제 해결

최고의 ALD 및 ALE 반도체 처리 문제를 해결하는 방법

고정밀 반도체 제조 분야에서 일부 필수 유체 시스템 구성 요소 품질은 진입 비용입니다. 예를 들어 원자층 증착(ALD) 및 원자층 식각(ALE) 공정에서 극도의 청정도(공정 노드가 점점 작아짐에 따라 유지하기가 점점 더 어려워지지만)는 이러한 시스템에 사용되는 모든 구성 요소에서 매우 중요합니다. 생산 공정 유체 시스템에 사용되는 많은 가스가 위험할 수 있으므로 누출 방지 성능도 필수입니다.

이러한 조건은 반도체 세계에서 밸브, 피팅 및 기타 중요한 유체 시스템 구성 요소에 대한 시장이 어느 정도 상품화되었음을 나타내는 것처럼 보일 수 있습니다. 모든 옵션이 이러한 필수 특성을 제공해야 하므로 최종 사용 성능 수준은 상대적으로 동일하게 유지될 것으로 예상할 수 있습니다. 맞습니까?

반드시는 아닙니다. ALD 반도체 공정을 위한 초고순도 밸브는 모두 동일하게 제작되는 것은 아니며 일부 고급 옵션은 제작자가 가장 시급한 문제를 극복하는 데 도움이 될 가능성이 있습니다. 아래에서는 반도체 제조업체가 직면한 세 가지 주요 문제와 올바른 ALD 프로세스 밸브 및 기타 유체 시스템 구성 요소가 이러한 문제를 보다 자신 있게 해결하고 극복하는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴봅니다.

#1. 불안정한 화학 물질 처리

언급한 바와 같이 ALD 및 ALE 생산 공정에서 흔히 볼 수 있는 많은 전구체 가스는 종종 불안정하고 위험합니다. 누출 방지는 밸브 성능에 필수적이지만 찾아야 할 추가 특성이 있습니다.

예를 들어, 전구체를 보다 효과적으로 관리하고 새로운 전구체의 사용을 탐색하려면 일관되고 반복 가능한 기체 상태 흐름을 추구하면서 공정 밸브를 광범위하게 변화하는 압력과 온도에 적용해야 할 수 있습니다. 이는 밸브가 최대 200°C를 포함하여 광범위한 시스템 압력 및 온도에서 예측 가능하고 안정적으로 작동해야 함을 의미합니다.

또한 ALD 밸브와 ALE 밸브는 초기 화학물질 주입과 동일한 정확한 매개변수 내에서 퍼지 프로세스를 수행해야 합니다. 이 2단계 프로세스에는 질소로 전구체 가스를 퍼지하는 작업이 포함되며, 질소도 퍼지해야 합니다. 이것은 가능한 한 효율적으로 생산을 유지하기 위해 빠르고 일관되게 이루어져야 합니다.

밸브는 최대 200°C를 포함한 광범위한 시스템 압력 및 온도에서 예측 가능하고 안정적으로 작동해야 합니다.

변동하는 극한 온도의 영향을 완화하고 보다 효과적으로 퍼지하는 것은 사용 가능한 특정 다중 포트 밸브 및 다중 밸브 매니폴드를 사용하여 수행할 수 있습니다. 이 두 가지 옵션 중에서 선택하는 것은 전적으로 애플리케이션에 따라 다릅니다. 매니폴드는 일반적으로 더 많은 양을 제거해야 하는 애플리케이션에 더 적합합니다. 그러나 새로운 화학의 고유한 도전 과제에 맞서고자 할 때 어느 쪽이든 유리한 선택이 될 수 있습니다.

#2. 수율 극대화

오늘날의 팹은 무엇보다도 한 가지에 초점을 맞추고 있습니다. 즉, 생산 주기 동안 생산할 수 있는 실행 가능한 칩의 양을 극대화하는 것입니다.

속도도 중요하지만 일관성과 반복성은 훨씬 더 중요합니다. ALD 및 ALE 프로세스는 완료하기 위해 종종 수백만 개의 화학 물질을 필요로 합니다. 특수 공정 밸브는 종종 수백만 주기에 걸쳐 이러한 용량을 안정적으로 일관되게 전달해야 합니다. 이러한 화학 물질의 양은 공정 밸브 유량의 영향을 받을 수 있지만 공정 밸브가 열리는 밀리초의 영향을 더 많이 받습니다. 밸브 작동 응답 시간의 작은 변동으로 인해 프로세스 챔버로 전달되는 화학 물질의 양이 예기치 않게 변경될 수 있습니다.

작은 밸브 작동 응답 시간으로 인해 공정 챔버로 전달되는 화학 물질의 양이 예기치 않게 변경될 수 있습니다.

지속적으로 높은 성능을 발휘하도록 설계된 프로세스 밸브에서 찾아야 할 몇 가지 최적의 메트릭이 있습니다.

• 밸브는 최고 200°C의 공정 온도에서 최적의 성능을 제공해야 합니다.
일부 공정에서는 공정 가스의 도징 및 퍼지를 정밀하게 제어하기 위해 가스 상자에 완전히 담글 수 있으면 도움이 됩니다.
• 생산 표준 준수를 보장하기 위해 높고 일관된 흐름을 제공해야 합니다. 이 흐름은 엄격한 공정 허용 오차 내에서 유지되도록 엄격하게 제어되고 정밀해야 하므로 밸브 응답 및 작동 속도는 최대한 빨라야 합니다.
• 밸브는 수백만 사이클에 걸쳐 동일한 수준의 성능을 제공해야 합니다.

#3. 총 소유 비용 절감

마지막으로, 반도체 도구의 총 소유 비용을 낮추는 것은 운영 효율성의 중요한 부분입니다. 이 목표를 달성하려면 가능한 모든 잠재적인 가동 중지 시간을 줄이는 것이 포함됩니다.

위험한 부식성 전구체 가스의 사용과 심한 온도 및 압력 변동으로 인해 밸브는 ALD/ALE 시스템용으로 특별히 설계 및 제조되어야 합니다. 설계 고려 사항에는 밸브의 구성 재료가 포함되어야 합니다. 고성능 합금과 잔류 함량이 최적화된 균형을 이루는 스테인리스강 조성은 반도체 생산 환경에서 매우 중요합니다. 스테인리스강 조성의 크롬, 니켈 및 몰리브덴 함량이 높으면 재료의 강도와 부식을 견디는 능력이 모두 향상됩니다. 최적의 최종 사용 구성 요소 표면 마감 및 용접성을 보장하기 위해 특정 유황 균형을 포함하여 특정 잔류 함량도 공식에 남아 있어야 합니다. 제조업체는 애플리케이션 요구 사항에 맞게 이러한 중요한 성능 속성의 균형을 맞출 수 있어야 합니다.

최적화된 재료 선택은 구성 요소 서비스 수명 연장에 기여하여 유지 보수, 수리 또는 교체를 위한 가동 중지 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 다운타임의 모든 순간은 상당한 비용과 잠재적 수익 손실을 나타냅니다. 밸브가 ALD 및 ALE 프로세스(및 전체 시스템에 비해 상대적으로 낮은 비용)에서 수행하는 중요한 역할을 고려할 때 고성능 유체 시스템 구성 요소에 투자하면 해당 투자에 대한 상당한 수익을 얻을 수 있습니다.

고품질의 매우 안정적인 ALD 및 ALE 공정 밸브를 조달하기 위해 올바른 공급업체와 협력하는 것도 중요합니다. 이상적으로는 공급업체가 원자층 공정과 고유한 복잡성에 대한 이해를 입증하고 귀하의 요구에 적합한 밸브 선택을 하도록 안내할 수 있습니다. 당사의 반도체 전문가는 반도체 도구 제조업체와 칩 제조업체가 생산 프로세스 및 장비를 발전시키는 데 도움을 준 광범위한 경험을 보유하고 있습니다. 프로세스를 최적화하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 당사 전문가가 대화를 시작할 준비가 되어 있습니다.