解决 ALD 半导体工艺挑战

如何解决 ALD 和 ALE 半导体工艺的主要挑战

在半导体制造的高精度世界中，一些基本的流体系统组件质量是进入成本。例如，在原子层沉积 (ALD) 和原子层蚀刻 (ALE) 工艺中，极高的清洁度——虽然随着工艺节点越来越小而越来越难以保持——对于这些系统中使用的任何组件来说都是至关重要的。密封性能也是必须的，因为生产过程流体系统中使用的许多气体可能是危险的。

这些情况似乎表明，半导体领域的阀门、配件和其他关键流体系统组件市场已经变得有些商品化。由于所有选项都必须提供这些基本特征，因此可以预期它们之间的最终使用性能水平保持相对相同——对吗？

不必要。用于 ALD 半导体加工的超高纯度阀门并非都是平等的，一些先进的选择有可能帮助制造商克服一些最紧迫的挑战。下面，我们将探讨半导体制造商面临的三大挑战，以及正确的 ALD 工艺阀门和其他流体系统组件如何帮助您更自信地应对和克服这些挑战。

#1。处理不稳定的化学物质

如前所述，ALD 和 ALE 生产过程中常见的许多前体气体通常不稳定且有害。虽然密封性对阀门性能至关重要，但还需要寻找其他特性。

例如，为了更有效地管理前体并探索新前体的使用，您可能需要在追求一致、可重复的气态流量时使您的工艺阀门承受广泛变化的压力和温度。这意味着阀门必须在广泛的系统压力和温度范围内（包括高达 200°C）以可预测的方式可靠地运行。

此外，ALD 阀和 ALE 阀必须在与初始化学剂量相同的精确参数内执行吹扫过程。这个两步过程涉及用氮气吹扫前体气体，然后也需要吹扫。这需要快速且始终如一地进行，以尽可能保持生产效率。

阀门必须在广泛的系统压力和温度范围内（包括高达 200°C）以可预测且可靠的方式运行。

可以使用某些可用的多端口阀和多阀歧管来减轻极端温度波动的影响并更有效地进行吹扫。您在这两个选项之间的选择完全取决于应用程序——歧管通常更适合必须吹扫更高体积的应用程序。但是，当您寻求应对新化学物质的独特挑战时，两者都可能是一个有利的选择。

#2。最大化产量

今天的晶圆厂最关注一件事：最大化他们在生产周期中可以生产的可行芯片的数量。

虽然速度很重要，但一致性和可重复性更为关键。 ALD 和 ALE 工艺通常需要数百万次化学剂量才能完成。专用工艺阀的任务是持续可靠地输送这些剂量，通常经过数百万次循环。这些化学剂量的体积会受到过程阀流量的影响，但受过程阀打开的毫秒数的影响更大。阀门驱动响应时间的微小差异可能导致输送到工艺室的化学品量发生意想不到的变化。

小阀门驱动响应时间可能会导致输送到工艺室的化学品量发生意外变化。

在为始终如一的高性能而设计的过程阀中，需要寻找一些最佳指标：

• 阀门应在高达 200°C 的工艺温度下提供最佳性能
在某些过程中，如果它们可以完全浸入气箱中以提供对过程气体的计量和吹扫的精确控制，这将很有帮助
• 它们应提供高、一致的流量，以确保符合生产标准。该流量需要严格控制和精确，以保持在严格的过程公差范围内——因此阀门响应和驱动速度需要尽可能快。
• 阀门应在数百万次循环中提供相同水平的性能

#3。降低总拥有成本

最后，降低半导体工具的总拥有成本是运营效率的重要组成部分。实现这一目标需要尽可能减少任何潜在的停机时间。

使用危险和腐蚀性前体气体，以及剧烈的温度和压力波动，您的阀门必须专为 ALD/ALE 系统设计和制造。设计考虑应包括阀门的结构材料。具有优化平衡的高性能合金和残余含量的不锈钢配方对于半导体生产环境至关重要。不锈钢配方中铬、镍和钼的含量提高将有助于提高材料的强度和耐腐蚀能力。某些残留物还必须保留在配方中，包括特定的硫平衡，以确保最佳的最终用途组件表面光洁度和可焊性。您的制造商应该能够平衡这些关键性能属性以适应应用要求。

优化的材料选择有助于延长组件的使用寿命，有助于减少维护、维修或更换的停机时间。停机的每一刻都代表着巨大的成本和潜在收入的损失。考虑到阀门在 ALD 和 ALE 工艺中发挥的关键作用（以及它们相对于整个系统的低成本），投资于性能更高的流体系统组件可以获得可观的投资回报。

与合适的供应商合作以采购高质量、高度可靠的 ALD 和 ALE 工艺阀也很重要。理想情况下，您的供应商将展示对原子层工艺及其固有复杂性的理解，并可以帮助指导您选择适合您需求的阀门。我们的半导体专家在帮助半导体工具制造商和芯片制造商改进其生产工艺和设备方面拥有丰富的经验。如果您有兴趣了解有关如何优化流程的更多信息，我们的专家已准备好开始对话。