Prečo sa kryty s povlakom z karbidu tantalu používajú v pokročilých polovodičových zariadeniach？

V pokročilých zariadeniach na výrobu polovodičov sú súčiastky vystavené vysokým teplotám, korozívnym plynom a vysokocyklovým mechanickým silám. Porucha pri týchto teplotách a za týchto podmienok môže viesť k úplnej strate čipov. Tu... Povlak z karbidu tantalu Kryty môžu byť užitočné. Sú účinné na poťahovanie zraniteľných komponentov v procesných komorách používaných pri vysokoteplotných procesoch, ako je chemické nanášanie z pár a leptanie, pretože ich povrch sa nedestabilizuje ani za extrémne drsných podmienok vo vnútri nástroja. Tento materiál sa používa v rôznych továrňach a umožňuje zvýšenú stabilitu procesu a skrátenie neočakávaných prestojov pre dlhšiu nepretržitú prevádzku.

Funkčný účel krytov v reakčných komorách a procesných moduloch

V polovodičových nástrojoch musia byť reakčné komory a procesné moduly konštruované pre veľmi prísne podmienky. Úloha krytov je tu veľmi jednoduchá, ale veľmi dôležitá. Predstavujú bariéru, ktorá pomáha regulovať obsah komory a zabraňuje jeho vstupu a výstupu. Plyny môžu byť počas procesu, ako je nanášanie alebo leptanie, veľmi reaktívne. Vtedy sa môže rýchlo zvýšiť aj teplota. Ak nie sú súčiastky správne zakryté, môžu sa rýchlo opotrebovať alebo môže dôjsť ku kontaminácii. Jednou z najdôležitejších funkcií týchto krytov je udržiavať stabilitu procesu. Plyny musia v komore prúdiť kontrolovaným smerom. Tesne priliehajúci kryt môže usmerniť tento tok a spôsobiť, že reakcia prebieha rovnomerne po celom doštičke. To je dôležité, pretože ak nie je rovnomerné rozloženie plynu, hrúbka filmu nebude rovnomerná, čo následne spôsobí pokles výkonu čipu. Ďalšou funkciou je ochrana. Povrchy komory sú agresívne k materiálom. Častice sa hromadia na exponovaných povrchoch a tepelné cykly sa vyskytujú niekoľkokrát počas dňa. Väčšinu tohto namáhania absorbujú kryty, čo znamená, že podkladové súčiastky vydržia dlhšie. V mnohých továrňach inžinieri zistia, že ak sa kryty udržiavajú čisté a v dobrom stave, celý nástroj funguje plynulejšie a vyžaduje si menej času na čistenie alebo opravu. Je tu aj faktor čistoty. Drobné častice sú pre výrobu polovodičov mimoriadne dôležité. Kontaminovaná dávka doštičiek môže viesť k zničeniu celej dávky. Kryty minimalizujú priamy kontakt s vnútornými časťami, čo uľahčuje čistenie komory počas dlhších výrobných cyklov. Technici zvyčajne pravidelne menia alebo kontrolujú kryty ako súčasť procesu údržby v skutočnej továrni. Napríklad, ak sa nanášací nástroj používa nepretržite, kryty sa môžu kontrolovať každé dva týždne na základe používania. Vymieňajú sa, ak majú výrazné poškodenie povrchu alebo nánosy, aby sa zabezpečila stabilita procesu. Aby ste to dosiahli, mali by ste kryt neustále kontrolovať, a nie nechať ho viditeľne zlyhať. Mierna zmena farby, drsnosti alebo vzoru povlaku môže poskytnúť prvé signály, že je potrebné povlak vymeniť.

Odolnosť povlakov TaC voči korozívnym plynom a vystaveniu vysokým teplotám

Časti vo vnútri reakčnej komory sú najťažšou oblasťou použitia polovodičov. Najdôležitejšími problémami sú korózny plyn a vysoká teplota. Povlak z karbidu tantalu (TaC) sa môže použiť v oboch aplikáciách. Plyny používané v procese (CVD, leptanie) obsahujú chemické látky, ktoré obsahujú fluór alebo chlór atď., ktoré sú vysoko korozívne. Tieto plyny pomaly napádajú a korodujú kovové povrchy. Povrch sa zdrsní a začnú sa tvoriť častice, čo ovplyvňuje proces. Tac povlak Pôsobí ako tvrdý ochranný povrch proti všetkým chemickým útokom. Energia z plynového útoku je absorbovaná prevažne vrstvou povlaku, nie samotným materiálom, na ktorý plyn reaguje. Ďalším náročným testom je aplikácia pri vysokej teplote. Pri vysokej teplote sa väčšina materiálov začne deformovať, topiť alebo oxidovať. Proces výroby polovodičov vyžaduje takéto kroky, ako je vysoká teplota, a TaC je materiál s vysokou teplotou topenia, ktorý je stabilný pri dlhom tepelnom procese, preto sa dobre hodí na takéto požiadavky. Inžinieri uvidia rozdiel v reálnych výrobných situáciách pri dlhých sériách s týmto nástrojom. V systéme kontinuálneho dávkového nanášania doštičiek môžu nepotiahnuté diely trpieť nánosmi a koróziou a vyžadujú si pravidelné čistenie alebo výmenu. CVD TaC Potiahnuté diely si udržiavajú čistotu povrchu dlhší čas, čím sa minimalizujú prestoje z dôvodu údržby. Tretím dôležitým faktorom je rovnomernosť. Ak povrch zostane stabilný, reakcie plynov v komore zostávajú konštantné. To vedie k vyššej rovnomernosti filmu na doštičke. Kvalita tenkého filmu pri výrobe na doštičke, aj malé rozdiely vo výrobe čipu môžu ovplyvniť výťažnosť, preto je dôležité, aby bol stabilný. Technici si tiež uvedomujú degradáciu, ktorej povlak v priebehu času prechádza. Keďže sa táto strata hladkosti a zvýšená nerovnomernosť zvyšujú, technik si uvedomí, že je čas na výmenu povrchu. Štandardizovaný kontrolný program je užitočným spôsobom, ako sa vyhnúť neočakávaným prerušeniam procesu.

Príspevok k redukcii častíc a životnosti zariadení

Pri výrobe polovodičov môže aj malá častica spôsobiť veľký problém. Môže dopadnúť na povrch doštičky a spôsobiť chybu, ktorá sa zistí až po testovaní. Preto je vždy prioritou minimalizovať tvorbu častíc vo vnútri procesného zariadenia. Kryty s povlakom TaC v tomto aspekte pomáhajú. Jedným z hlavných spôsobov, ako pomáhajú, je to, že povrchy zostávajú hladké a stabilné po dlhšiu dobu. Surový kov alebo materiály, ktoré sú menej odolné, majú tendenciu reagovať s plynmi vo vnútri reakčných komôr a pomaly sa rozkladajú. V takýchto prípadoch môžu vzniknúť drobné vločky alebo prachové častice. Tieto častice potom môžu prevziať pohyb prúdenia plynu a usadiť sa na doštičkách. Povrch s povlakom TaC má oveľa vyššiu tvrdosť a odolnosť voči chemickému pôsobeniu, a preto sa nebude degradovať tak rýchlo ako nepotiahnutý povrch. To zníži množstvo uvoľnených častíc tvorených počas dlhých výrobných cyklov. Ďalšou výhodou je schopnosť povlaku podliehať tepelným cyklom. Vo výrobných závodoch nie je zariadenie nevyhnutne prevádzkované pri konštantnej teplote. Počas spracovania sa zahrieva a počas prestojov sa ochladzuje. Toto cyklické namáhanie materiálov môže nastať v dôsledku opakovaného rozťahovania a sťahovania. Postupom času môže slabosť povrchov spôsobiť praskanie alebo odštiepenie, čo opäť vedie k uvoľňovaniu častíc. Povrchy s povlakom TaC sú s týmito zmenami stabilnejšie a zostávajú stabilné dlhšie. V reálnej továrenskej situácii sa očakáva, že nástroje s vnútornými komponentmi potiahnutými TaC vydržia dlhšie, kým bude potrebné ich zastaviť na čistenie. Napríklad na linke s vysokým objemom nanášania alebo s prítomnosťou operátora sa hromadenie usadenín nemusí v stenách komory tvoriť tak rýchlo v porovnaní so staršími systémami. Čistenie je stále potrebné, len sa musí vykonať po dlhšom čase. Toto je tiež očakávaná výhoda spojená s predĺženou životnosťou zariadenia. Ak sú vnútorné časti chránené pred koróziou a opotrebovaním, nebudú sa tak rýchlo rozpadať. To je spojené s kratšími prestojmi a menej častou výmenou zariadení. Vďaka tomu sú skutočné linky stabilnejšie a je menej pravdepodobné, že sa zastavia bez varovania. Mnoho technikov kontroluje množstvo častíc počas bežnej údržby. Ak dochádza k pomalému hromadeniu častíc, naznačuje to, že sa povlak opotrebováva. Toto sa musí zachytiť, aby nevznikli ďalšie problémy a aby sa v priebehu času zabezpečila dobrá kvalita doštičiek.

Výberové aspekty pre kryty s povlakom TaC v náročných procesných prostrediach

Výber krytu pre polovodičový nástroj, ktorý je potiahnutý TaC, nemôže byť vykonaný na základe voľby pevného materiálu. Rozhodnutie musí byť správny povlak, ktorý zodpovedá tomu, čo sa deje vo vnútri samotného nástroja. Ak nie, kryt by mohol rýchlo zlyhať alebo by vôbec mohol správne tesniť. Prvým faktorom, ktorý treba zvážiť, je, aké plyny sa budú v procese používať. Existuje mnoho rôznych chemických zložení; niektoré z nich sú na báze fluóru, niektoré na báze chlóru, niektoré sú zmesou oboch. Plyny reagujú na povrchu veľmi odlišne a jeden povlak, ktorý funguje dobre na jednom mieste, môže fungovať zle na inom. Pred špecifikáciou stupňa alebo špecifikácie povlaku je užitočné poznať celý procesný postup. Teplota je kritickou otázkou. Niektoré nástroje majú konštantnú prevádzku pri stabilnej teplote média; niektoré nástroje prechádzajú opakovateľnými cyklami, ktoré sa veľmi zahrievajú. Povlak musí zostať stabilný bez praskania alebo odlupovania počas veľmi vysokých teplôt. Povlak sa vo všeobecnosti testuje pri jednej špecifickej teplote po niekoľkonásobnom cyklovaní fázou zahrievania a chladenia. Dôležitým faktorom je aj typ základného materiálu. Ani ten najjemnejší TaC náter nebude schopný odolať drsným podmienkam, ak medzi náterom a podkladom nie je dostatočne dobrá väzba. Vo výrobnom prostredí je v skutočnosti častejšie, že dôjde k zlyhaniu adhézie ako k zlyhaniu náteru.