최적화된 합금으로 반도체 수율 향상

최적화된 재료로 반도체 제조 수율 향상

Masroor Malik, Swagelok 반도체 시장 관리자 및 Shelly Tang, 수석 야금 엔지니어 Swagelok

경쟁이 치열한 반도체 환경에서는 신속한 혁신이 필요합니다. 현대 세계의 대부분은 점점 더 작은 트랜지스터를 사용하여 높은 수준의 처리 능력을 생성하는 점점 더 강력한 칩의 개발에 의존합니다. 주어진 칩의 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 증가한다는 무어의 법칙은 1970년대 이후로 유효했으며 오늘날에도 계속해서 트랜지스터 개발에 영향을 미치고 있습니다.

제작사는 물론 이러한 혁신에 대한 요구와 생산 생산량과 수익성 모두를 극대화할 수 있는 자신의 능력 사이에서 균형을 유지해야 합니다. 그것을 하는 방법? McKinsey &Company의 최근 보고서 ¹ 인건비 절감, 자재 소비 절감 및 글로벌 조달 지출 절감과 같은 몇 가지 공통 전략이 단기적으로는 효과가 있는 것으로 입증되었지만 장기적으로 수익성이 향상되지는 않았음을 시사합니다.

대신 보고서에 따르면 반도체 제조업체는 엔드 투 엔드 수율을 개선하여 비용을 보다 효과적으로 관리하고 더 높은 수익성을 유지할 수 있습니다. McKinsey에 따르면 "수율 최적화는 오랫동안 가장 중요하지만 목표를 달성하기 어려운 것으로 간주되어 왔으며 따라서 반도체 운영에서 경쟁 우위를 차지합니다."라고 합니다.

종단 간 수율은 다양한 방법으로 향상될 수 있지만 반도체 제조 공정에서 가끔 간과되는 영역인 중요한 유체 시스템 및 할로겐 가스를 저장소에서 증착 챔버로 운반하는 구성 요소에 상당한 잠재력이 있습니다. 공정 조건이 더 까다로워지고 반응 가스가 더 가볍고 공격적이 됨에 따라 이러한 시스템은 최고 수준의 성능을 제공해야 하며 그 중 상당 부분은 구성 재료에 따라 다릅니다.

오늘날의 반도체 칩 생산 환경에서 등급이 낮은 스테인리스강은 종종 필요한 수준의 성능을 제공하지 않습니다. 다음은 고품질 재료로 만든 유체 시스템 구성 요소가 종단 간 수율을 높이는 데 기여할 수 있는 방법과 반도체 제조업체가 스테인리스강을 지정할 때 고려해야 할 사항입니다.

수율 잠재력에 대한 유체 시스템의 영향.

수율에 대한 유체 및 가스 시스템의 영향은 주로 오염과 부식이라는 두 가지 주요 요인에 의해 영향을 받습니다.

첫째, 공정 트랜지스터가 계속 작아지면서 내오염성이 초고순도 생산 환경에서 점점 더 중요한 성능 속성이 됩니다. 아주 작은 미세한 이물질이라도 큰 문제를 일으킬 수 있습니다. 올바른 유체 시스템 구성 요소는 오염 물질이 칩 제조 공정에 들어가는 것을 제한하여 생산 실행 중에 더 많은 양의 실행 가능한 칩을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

둘째, 반도체 생산 공정이 점점 더 높은 작동 온도를 요구할 수 있는 보다 공격적인 공정 가스를 점점 더 많이 사용함에 따라 부식 가능성이 증가합니다. 이러한 시스템에서 부식된 밸브, 피팅 또는 튜브를 교체해야 하는 경우 가동 중단 시간이 발생하면 생산이 중단되고 전체 수율이 크게 감소할 수 있습니다. 우수한 내식성은 제작자가 이러한 유형의 가동 중지 시간을 피하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기서도 안전이 주요 고려 사항입니다. 제대로 작동하지 않는 시스템 구성 요소는 잠재적으로 위험한 누출로 이어질 수 있습니다.

전략적 재료 선택을 통한 더 높은 성과 달성.

고성능 합금과 잔류 함량이 최적화된 균형을 이루는 스테인리스강 조성은 반도체 생산 환경에서 매우 중요합니다.

예를 들어, 스테인리스강 조성의 크롬, 니켈 및 몰리브덴 함량이 높으면 재료의 강도와 부식성 시스템 매체와의 접촉으로 인한 부식을 견딜 수 있는 능력이 모두 증가합니다. 특정 잔류 함량은 공식에 남아 있어야 합니다. 예를 들어 최적의 최종 사용 구성 요소 표면 마감 및 용접성을 보장하려면 특정 황의 균형이 필요합니다. 이것은 균형을 맞추기 위한 성능 속성의 도전적인 조합이며 야금 및 재료 과학에 대한 높은 수준의 경험과 지식을 갖춘 제조업체가 필요합니다.

그러나 반도체 제조에서는 청결과 순도가 매우 중요합니다. 아르곤산소탈탄(AOD), 진공유도용해(VIM), 진공아크재용해(VAR) 등의 공정을 통해 스테인리스강의 불순물을 최소화한 고순도 소재를 사용하여 청정도를 높일 수 있습니다. 제조업체는 엄격한 품질 관리 및 테스트 방법도 적용해야 합니다. 초음파 테스트, 와전류 테스트 및 기타 방법은 순도를 손상시킬 수 있는 가장 작은 내부 또는 외부 결함도 감지할 수 있습니다. 특정 재료에 대한 전해연마 및 패시베이션과 같은 후가공 처리는 부품 청결도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

유체 시스템 구성 요소 공급업체에서 확인해야 할 사항.

오염을 줄이고 내부식성을 개선하며 전체 생산 수율을 높이는 데 기여하기 위해 반도체 제조업체는 중요한 응용 분야의 고유한 요구 사항을 이해하고 최적화된 기능 및 재료 구성을 갖춘 솔루션을 제공하는 입증된 유체 시스템 구성 요소 공급업체를 찾아야 합니다. .

이상적인 공급업체는...

• 재료 과학 및 반도체 제조 문제를 철저히 이해
• 검증된 공급업체로부터 최고 품질의 스테인리스강 구매
• 엄격하게 지정된 재료 화학 및 처리 표준 유지
• 모든 스테인리스강 소재를 엄격하고 철저하게 테스트
• 제조 공정 전반에 걸쳐 자재에 대한 엄격한 통제 유지
• 100% 추적성을 위해 원자재부터 배송까지 모든 스테인리스강 소재를 추적합니다.

이러한 각 속성을 입증하는 공급업체를 찾는 것은 경쟁이 치열한 이 공간에서 최대 생산량을 달성하려는 반도체 제조업체에게 그만한 가치가 있습니다. 적절한 재료 선택과 제품 설계를 통해 오염과 부식을 최소화하는 고성능 제품을 제공하는 공급업체를 찾는 것은 상당한 ROI 잠재력을 가지고 있습니다.

최적화된 유체 시스템이 장기적인 수익성 향상을 달성하는 데 어떻게 도움이 되는지 자세히 알고 싶으십니까? Swagelok은 수십 년 동안 반도체 산업에 고성능 부품을 제공한 경험을 보유하고 있습니다. 지금 저희 팀에 연락하여 어떤 이점을 얻을 수 있는지 알아보십시오.

¹ "반도체 수율 향상의 다음 도약", McKinsey &Company, 2018년 5월 2일.

Masroor Malik은 Swagelok Company의 반도체 시장 관리자입니다. 22년 동안 회사에서 근무하면서 그는 반도체 시장 전반에 걸쳐 고객을 도운 상당한 기술 경험을 보유하고 있습니다. 그는 University of Nebraska-Lincoln과 Case Western Reserve University의 Weatherhead School of Management에서 학위를 받았습니다.

Shelly Tang은 Swagelok Company의 수석 야금 엔지니어입니다. Shelly는 이 역할에서 거의 20년 동안 다양한 중요 유체 시스템 응용 분야의 재료 과학 분야에서 상당한 경험을 보유하고 있습니다. 그녀는 박사 학위를 보유하고 있습니다. Penn State University에서 재료 과학 및 공학 학위를 취득했습니다.