Έλεγχος ιχνών μόλυνσης σε δίκτυα ρευστών ημιαγωγών για βελτίωση της απόδοσης πλακιδίων

Η μηχανική απόδοσης σε ένα σύγχρονο εργοστάσιο ημιαγωγών είναι σε μεγάλο βαθμό μια άσκηση στη διαχείριση σωματιδίων. Καθώς οι γεωμετρίες των τρανζίστορ συρρικνώνονται προς τα κατώφλια κάτω των-τριών-νανομέτρων, οι παραδοσιακοί ρύποι σε επίπεδο μακρο-δεν είναι πλέον η μόνη απειλή. Οι μικροσκοπικές διακυμάνσεις στη χημική καθαρότητα, οι μικρές διακυμάνσεις της πίεσης και τα ίχνη μεταλλικών ιόντων στη ροή της διεργασίας προκαλούν τώρα άμεσα καταστροφικές αστοχίες τσιπ.

Ενώ οι παράμετροι του εργαλείου όπως η πυκνότητα πλάσματος και η εστίαση λέιζερ τραβούν το μεγαλύτερο μέρος της προσοχής, η φυσική υποδομή που παρέχει χημικά, διαλύτες και εξαιρετικά{0}}καθαρό νερό στον βρεγμένο πάγκο είναι συχνά εκεί όπου συμβαίνει πραγματικά η απώλεια απόδοσης.

 

 

Ημιαγωγός

 

Ταξινόμηση ελαττωμάτων διεργασίας και υγρές-Βασικές αιτίες φάσης

Τα ελαττώματα που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια της επιθεώρησης εν σειρά ταξινομούνται γενικά είτε ως εγγενείς ανωμαλίες υλικού είτε ως επιφανειακή μόλυνση{0}}που προκαλείται από τη διαδικασία. Τα ελαττώματα του πλέγματος, συμπεριλαμβανομένων των κενών θέσεων και των εξαρθρώσεων, συνήθως ανάγονται στην αρχική ανάπτυξη πλινθωμάτων. Από την άλλη πλευρά, τα σορτς γεφύρωσης, τα ελαττώματα κρυστάλλου με σχέδια και η διάσπαση του οξειδίου της πύλης εισάγονται σχεδόν πάντα κατά τη διάρκεια της λιθογραφίας, της απογύμνωσης, της χάραξης ή της χημικής μηχανικής επιπεδοποίησης.

Κατά τη διάρκεια αυτών των βημάτων υγρής χημείας, η επιφάνεια του πλακιδίου πυριτίου είναι εξαιρετικά αντιδραστική και ευάλωτη σε οποιαδήποτε ξένη ύλη που αιωρείται στα χημικά της διεργασίας. Εάν μια γραμμή παράδοσης εισάγει σωματίδια μικρότερου-, αυτοί οι κόκκοι τοποθετούνται μεταξύ λεπτών μεταλλικών γραμμών κατά την εναπόθεση, δημιουργώντας ένα άμεσο ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα.

Η χημική μόλυνση είναι ακόμη πιο ύπουλη. Τα ιόντα βαρέων μετάλλων όπως ο σίδηρος, ο χαλκός ή το χρώμιο μπορούν να διαχέονται κατευθείαν στο πλέγμα κρυστάλλων πυριτίου, δημιουργώντας βαθιές-παγίδες στάθμης που προκαλούν υψηλό ρεύμα διαρροής σε αναμονή. Αυτό οδηγεί σε λανθάνοντα ελαττώματα όπου το τσιπ περνάει την αρχική παραμετρική δοκιμή αλλά αποτυγχάνει πρόωρα μόλις αναπτυχθεί σε διακομιστές ή οχήματα.

Ο ακόλουθος πίνακας συνδέει αυτές τις δομικές αστοχίες μικρο{0}}επιπέδου απευθείας με συγκεκριμένα τρωτά σημεία στις υδραυλικές εγκαταστάσεις παροχής υγρού.

 

Πίνακας 1: Τύποι ελαττωμάτων ημιαγωγών και κρούση ελέγχου υγρού

 

Κατηγορία ελαττώματος	Μικροσκοπική εκδήλωση	Πρωτεύουσα Διεργασία Ριζική Αιτία	Λύση Υγρών Υποδομών
Βλάβες σημείου	Ξένες μεταλλικές ακαθαρσίες ενσωματωμένες στο κρυσταλλικό πλέγμα πυριτίου.	Χημική μόλυνση από τοιχώματα σωλήνων έκπλυσης ή κακής ποιότητας κράμα.	Χρησιμοποιώντας εξαρτήματα υψηλής-καθαρότητας με αυστηρή πιστοποίηση υλικού.
Διεργασία-Επαγόμενα σωματίδια	Επιφανειακές γέφυρες που προκαλούν βραχυκυκλώματα μεταξύ παράλληλων αγώγιμων γραμμών.	Μικροσκοπικά θραύσματα που δημιουργούνται από φθορά εξαρτημάτων ή εξωτερικές διαρροές αέρα.	Εγκατάσταση εξαρτημάτων Camlock υψηλής ανοχής-για τη διατήρηση ενός στεγανού περιβάλλοντος.
Ελαττώματα όγκου & στρώματος	Τοπική αποκόλληση, ανομοιόμορφο πάχος φιλμ ή παραλλαγές χάραξης.	Αύξηση της πίεσης και τυρβώδη μοτίβα ροής κατά την παράδοση χημικών.	Ενσωμάτωση βαλβίδων υγιεινής{0}}επεξεργασμένων με μηχανική επεξεργασία ακριβείας για διασφάλιση γραμμικής,{1}}ελεύθερης ροής.

 

Διαχείριση κοινής ακεραιότητας στη μαζική παράδοση χημικών

Συστήματα διανομής χύδην χημικών και πέδιλα ανάμειξης χημικών χειρίζονται καθημερινά επιθετικά οξέα και λειαντικά πολτούς. Αυτά τα συστήματα απαιτούν τακτικές εναλλαγές κοντέινερ, καθαρισμό γραμμής και αντικαταστάσεις φίλτρων. Κάθε φορά που ανοίγει μια σύνδεση για συντήρηση, ολόκληρος ο βρόχος υγρού εκτίθεται σε εξωτερικούς κινδύνους, συμπεριλαμβανομένης της υγρασίας του περιβάλλοντος, του καθαρού αέρα του δωματίου και του ανθρώπινου λάθους.

Για να διατηρήσετε χαμηλό χρόνο διακοπής λειτουργίας του εργαλείου κατά τη διάρκεια αυτών των χημικών αλλαγών, οι εγκαταστάσεις βασίζονται σε γρήγορες-ζεύξεις αποσύνδεσης. Προσδιορισμός ισχυρόΕξαρτήματα Camlockεπιτρέπει στους τεχνικούς να κλειδώνουν και να ξεκλειδώνουν γρήγορα τις γραμμές παροχής, ελαχιστοποιώντας το χρόνο έκθεσης των εσωτερικών υδραυλικών εγκαταστάσεων στον αέρα. Ωστόσο, οι τυπικοί ζεύκτες-εμπορικής ποιότητας συχνά παρουσιάζουν ατέλειες χύτευσης, αιχμηρούς εσωτερικούς ώμους ή βαθιές ρωγμές κοντά στο κάθισμα της φλάντζας.

Αυτές οι κακώς κατεργασμένες περιοχές λειτουργούν ως νεκρά πόδια όπου λιμνάζουν, κρυσταλλώνονται ή υποβαθμίζονται τα στάσιμα χημικά. Όταν φρέσκο ​​χημικό ρέει μέσα από τη γραμμή, σπάει αυτά τα κρυσταλλωμένα κομμάτια ελεύθερα, μετατρέποντάς τα σε φονικά σωματίδια που παρακάμπτουν το φιλτράρισμα και προσγειώνονται στη γκοφρέτα.

Η μηχανική προσαρμογή στην άρθρωση υπαγορεύει επίσης εάν θα συμβεί σπηλαίωση. Όταν το υγρό υψηλής ταχύτητας διέρχεται από έναν μη ευθυγραμμισμένο ή χαλαρά συζευγμένο σύνδεσμο, η τοπική ταχύτητα αυξάνεται και μειώνει την πίεση του υγρού κάτω από το σημείο ατμού του. Αυτό δημιουργεί μικρο-φυσαλίδες ατμού που καταρρέουν βίαια όταν η πίεση επανέρχεται κατάντη.

Τα κρουστικά κύματα από αυτή τη μικρο-σπηλαίωση διαβρώνουν φυσικά τα εσωτερικά τοιχώματα των κατάντη υδραυλικών εγκαταστάσεων, απομακρύνοντας τα στρώματα παθητικοποίησης και δημιουργώντας νιφάδες από ανοξείδωτο χάλυβα. Τα εξαρτήματα Camlock υψηλής ανοχής-διαθέτουν εσωτερικούς χώρους ακρίβειας-που ευθυγραμμίζονται τέλεια με την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα, διατηρώντας ένα ομαλό προφίλ ταχύτητας και σταματώντας τη σπηλαίωση πριν ξεκινήσει.

 

LEADTEK Camlock A

 

Πρόληψη παγίδευσης σωματιδίων και διατμητική κρούση σε βαλβίδες

Τα εξαρτήματα καθορίζουν το πλαίσιο του αγωγού, αλλά οι βαλβίδες χειρίζονται το δυναμικό έργο του στραγγαλισμού, της απομόνωσης και της κατεύθυνσης της ροής. Οι τυπικές βιομηχανικές βαλβίδες είναι μια σημαντική πηγή απώλειας απόδοσης επειδή οι εσωτερικές κοιλότητες τους επιτρέπουν στα σωματίδια να καθιζάνουν. Τα εναιωρήματα CMP, τα οποία περιέχουν αιωρούμενα λειαντικά σωματίδια όπως πυρίτιο ή αλουμίνα, είναι ιδιαίτερα επιρρεπή στο να πέφτουν από το εναιώρημα όταν η ταχύτητα ροής μειώνεται μέσα σε ένα σώμα βαλβίδας. Όταν ενεργοποιείται η βαλβίδα, αυτά τα συσσωρευμένα ιζήματα συμπιέζονται, κόβονται και ξεπλένονται στο εργαλείο διεργασίας ως μεγάλα συσσωματώματα που χαράζουν την επιφάνεια του πλακιδίου.

Για την εξάλειψη αυτών των νεκρών ζωνών, οι γραμμές επεξεργασίας υψηλής καθαρότητας-χρησιμοποιούν ηλεκτροστίλβωσηΒαλβίδες Υγιεινήςσε βρόχους κρίσιμης ροής. Αυτές οι βαλβίδες είναι κατασκευασμένες με-εσωτερικές-σχεδιές μηδενικής κοιλότητας και εξαιρετικά-ομαλές εσωτερικές επιφάνειες για να διασφαλίζεται ότι η ταχύτητα του υγρού παραμένει σταθερή σε όλο το σώμα της βαλβίδας.

Το φινίρισμα του καθρέφτη αφαιρεί τα μικροσκοπικά σημεία αγκύρωσης όπου τα βακτήρια, τα πολυμερή ή τα σωματίδια πολτού μπορούν να κολλήσουν στους τοίχους. Κατά τη διάρκεια των τυπικών κύκλων έκπλυσης-στο-τόπο ή με νερό-, το υγρό καθαρισμού καθαρίζει ολόκληρο τον εσωτερικό όγκο, χωρίς να αφήνει κανένα υπόλειμμα για να μολύνει την επόμενη παρτίδα χημικών.

Πέρα από τον έλεγχο σωματιδίων, μια βαλβίδα πρέπει να λειτουργεί χωρίς να διαταράσσεται η πίεση της γραμμής. Κατά τη χάραξη ακριβείας ή την εναπόθεση χημικών ατμών, η παροχή υγρού πρέπει να είναι ομαλή και γραμμική. Εάν ένα στέλεχος βαλβίδας χτυπάει ή προκαλεί ένα φαινόμενο υδραυλικού σφυριού κατά το κλείσιμο, το κύμα πίεσης που προκύπτει ταξιδεύει κάτω από τη γραμμή και δονεί τα ακροφύσια ψεκασμού μέσα στο θάλαμο διεργασίας.

Αυτή η μικρή φυσική δόνηση διαταράσσει το οριακό στρώμα ρευστού στην περιστρεφόμενη γκοφρέτα, προκαλώντας ανομοιόμορφο πάχος μεμβράνης ή τοπική πάνω- χάραξη. Τα προηγμένα εξαρτήματα ελέγχου ροής χρησιμοποιούν ισορροπημένες εσωτερικές γεωμετρίες για την ομοιόμορφη κατανομή της πίεσης του υγρού, εξασφαλίζοντας ομαλή ενεργοποίηση και σταθερή πίεση κατάντη.

Ο παρακάτω πίνακας στοιχείων περιγράφει λεπτομερώς τον τρόπο με τον οποίο η επιλογή της κατάλληλης μορφής υλικού διορθώνει αυτές τις συγκεκριμένες καταστάσεις αστοχίας αγωγού.

 

Πίνακας 2: Πίνακας επιλογής ρευστού συστατικού

 

Τύπος Στοιχείου	Πρωτεύουσα Λειτουργία	Βασικό όφελος
Εξαρτήματα Camlock	Γρήγορη, ασφαλής σύνδεση υδραυλικών εγκαταστάσεων	Αποτρέπει τη στασιμότητα υγρών και εξωτερικές διαρροές
Βαλβίδες Υγιεινής	Εξαιρετικά-καθαρή ρύθμιση ροής	Εξαλείφει την εσωτερική συσσώρευση σωματιδίων

 

Μεταλλουργία και δοκιμές έκπλυσης ως σημεία αναφοράς ποιότητας

Η χημική συμβατότητα της μεταλλουργίας του συστήματος είναι η τελική άμυνα ενάντια στην ιχνική μόλυνση. Οι τυπικές ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα περιέχουν συχνά μικρο-ενσωματώματα θειούχου μαγγανίου, άνθρακα ή πυριτίου. Όταν εκτίθενται σε εξαιρετικά διαβρωτικές χημικές ουσίες όπως το ζεστό φωσφορικό οξύ ή το υπεροξείδιο του υδρογόνου, αυτά τα επιφανειακά εγκλείσματα διαλύονται, εκθέτοντας τα όρια των ακατέργαστων κόκκων του χάλυβα σε συνεχή χημική επίθεση. Αυτή η διαδικασία έκπλυσης απελευθερώνει ελεύθερα μεταλλικά ιόντα απευθείας στο χημικό ρεύμα, το οποίο καταστρέφει την απόδοση του τρανζίστορ εάν φτάσουν στην επιφάνεια του πυριτίου.

Η πρόληψη αυτής της μορφής υποβάθμισης του υλικού απαιτεί αυστηρό ποιοτικό έλεγχο κατά τα στάδια χύτευσης και κατεργασίας. Τα εξαρτήματα υψηλής-καθαρότητας πρέπει να υποβάλλονται σε αυστηρή επαλήθευση υλικού, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας οπτικών εκπομπών για τη σύνθεση του κράματος και των δοκιμών με υπερήχους για τη σύλληψη κενών κάτω από την επιφάνεια.

Η επιβολή αυτών των αυστηρών προτύπων κατασκευής εγγυάται ότι ο εξοπλισμός μπορεί να χειριστεί τη συνεχή έκθεση σε διαβρωτικά μέσα για μεγάλους κύκλους ζωής χωρίς να αποβάλλει μεταλλικά ιόντα ή να συμβάλλει στη μόλυνση της διεργασίας.

 

Ενσωμάτωση Συστημάτων Ρευστών σε Στρατηγικές Απόδοσης

Ο έλεγχος της μόλυνσης δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί αποκλειστικά με φιλτράρισμα αέρα καθαρού δωματίου ή βελτιστοποίηση συνταγών{0}}σε επίπεδο εργαλείων. Η πραγματική μείωση των ελαττωμάτων απαιτεί μια ολοκληρωμένη ματιά σε ολόκληρο το δίκτυο παροχής υγρών. Μια μεμονωμένη υπο-βελτιστοποιημένη βαλβίδα ή ένας χαλαρός σύνδεσμος σωληνώσεων θα ακυρώσει το έργο των ακριβών μονάδων φιλτραρίσματος κατάντη.

Η αναβάθμιση σε συστήματα σύνδεσης υψηλής Η ανάπτυξη αξιόπιστων αρθρώσεων υγρού μαζί με εξειδικευμένες βαλβίδες δημιουργεί ένα σταθερό, καθαρό και επαναλαμβανόμενο χημικό περιβάλλον. Σε μια βιομηχανία όπου ένα μεμονωμένο σωματίδιο υπο-μικρονίου μπορεί να μετατρέψει ένα μικροτσίπ υψηλού-περιθωρίου σε σκραπ, το υλικό που μεταφέρει το υγρό συνδέεται άμεσα με την κατώτατη γραμμή του εργοστασίου.