Merevolusi Produksi Semikonduktor: Teknologi Klepat ALD Lanjutan untuk Presisi Lebih Besar

Satu Klepat Baru. Tiga Alasan Mengapa Ini Dapat Mengubah Manufaktur Semikonduktor.

Matt Ferraro, Manajer Produk, Semikonduktor

Pasar semikonduktor bukanlah yang mudah dinavigasi. Produsen wafer semikonduktor berada di bawah tekanan terus-menerus untuk mempertahankan presisi maksimum dalam proses yang sangat kompleks yang melibatkan bahan mahal, gas mengkorosi, dan suhu ekstrim. Tidak ada banyak ruang untuk kesalahan, terutama dengan beban tambahan untuk tetap bersaing dengan persaingan dan kebutuhan teknologi yang berkembang pesat.

OEM alat semikonduktor berada di bawah tekanan yang serupa. Mereka bekerja terus-menerus untuk meningkatkan efisiensi alat mereka dan membedakan desain produk mereka dari pesaing mereka sehingga pelanggan dapat mencapai lebih banyak dalam waktu lebih singkat tanpa mengorbankan kualitas. Bahkan lebih penting lagi, mereka juga harus terus melihat ke depan, menemukan cara untuk memungkinkan produsen untuk mengoptimalkan proses dan input mereka (seperti gas precursor baru) saat mereka berlomba untuk membawa generasi teknologi chip berikutnya.

Durante bertahun-tahun, produsen semikonduktor melihat optimasi proses penletapan lapisan atom (ALD) sebagai kritis untuk keberhasilan bisnis mereka. Esensial untuk proses ini adalah klepat kekecilan ultra (UHP) yang dirancang secara canggih untuk memberikan dosis gas yang presisi selama proses penletapan yang digunakan untuk membuat chip semikonduktor. Meskipun komponen yang relatif kecil, klepat ini memiliki dampak besar pada keberhasilan atau kegagalan proses pembuatan chip.

Klepat UHP yang digunakan dalam proses ALD cukup canggih dibandingkan dengan klepat yang umum ditemukan dalam aplikasi industri umum, namun produsen semikonduktor masih menemukan diri mereka mencari performa yang lebih tinggi ketika berkaitan dengan faktor seperti stabilitas termal dan kapasitas aliran akhir-akhir ini. Kemampuan klepat ALD tidak berubah secara drastis selama bertahun-tahun, namun jelas bahwa perubahan diperlukan jika industri semikonduktor ingin mencapai tingkatan inovasi dan produktivitas baru.

Mengenali Ruang untuk Perbaikan

Stabilitas Termal

Klepat UHP harus dipanaskan ke suhu tinggi selama proses ALD untuk mencegah gas dengan tekanan uap rendah dari mengeras secara premature. Namun, aktuator pada klepat diafragma UHP yang ada sering tidak dapat sepenuhnya ditutup dalam gas box, dan harus diisolasi termal untuk mempertahankan fungsionalitas mereka. Ini dapat menyebabkan selisih suhu di antara berbagai komponen klepat. Ketika ini terjadi, pendinginan gas yang ditransmisikan dapat terjadi, seperti terlihat dalam Gambar 1, dengan berbagai warna yang mewakili suhu yang berbeda.

Ini sangat masalah saat menggunakan precursor yang memerlukan stabilitas suhu yang presisi untuk tetap dalam keadaan gas sebelum penletapan, sehingga menghasilkan pembuangan residu yang tidak diinginkan yang mengakibatkan dosing yang tidak konsisten. Dengan pentingnya repeatabilitas di pasar semikonduktor, penghapusan potensi variansi atau ketidakkonsistenan apapun akan disambut oleh banyak orang.

Laju Aliran

Tantangan kunci lain untuk OEM alat semikonduktor dan produsen adalah kapasitas aliran yang terbatas dari klepat UHP yang sesuai untuk proses ALD. Meskipun klepat diafragma UHP yang ada menawarkan laju aliran yang secara umum telah dapat diterima hingga saat ini, laju tersebut dapat menurun saat klepat dipanaskan. Meningkatkan kemampuan laju aliran klepat dapat meningkatkan laju di mana produsen dapat menghasilkan wafer semikonduktor—atau setidaknya dapat memberi mereka lebih banyak fleksibilitas proses untuk memastikan stabilitas gas precursor mereka—potensialmente meningkatkan pendapatan dalam proses.

Kemampuan untuk Bereksperimen

Meskipun ada banyak tantangan yang melekat pada manufaktur semikonduktor saat ini, ada juga kebutuhan untuk bereksperimen dengan proses dan media baru yang dapat mengaktifkan keunggulan kompetitif besok.

Ada potensi untuk produsen untuk meningkatkan teknologi mikrochip dan proses ALD saat ini dengan menggunakan gas precursor yang sangat reaktif baru, namun teknologi klepat ALD yang ada saat ini tidak menyediakan laju aliran tinggi yang konsisten yang diperlukan untuk menghindari penurunan tekanan di seluruh klepat, yang dapat menyebabkan gas dengan tekanan uap rendah mengubah keadaan. Gambar 2 mengilustrasikan bagaimana laju aliran dapat mempengaruhi penurunan tekanan dalam tiga klepat berbeda.

Produsen dapat memperlambat laju aliran dalam proses mereka cukup untuk mencapai penurunan tekanan yang rendah yang diperlukan untuk menggunakan gas precursor dengan tekanan uap rendah namun melakukan ini umumnya tidak secara ekonomis viable karena penurunan efisiensi sistem keseluruhan yang diperlukan. Peningkatan dalam teknologi klepat UHP akan menjadi kunci untuk membantu produsen semikonduktor menemukan apa yang selanjutnya tanpa mengorbankan keberlanjutan finansial.

Tiga Tantangan, Satu Solusi

Berita baik adalah generasi berikutnya dari klepat ALD sedang memasuki pasar, dan perbaikan desain mereka dibandingkan dengan teknologi klepat ALD yang ada menjanjikan harapan besar untuk masa depan pembuatan mikrochip. Berikut adalah tiga alasan untuk pandangan positif.

1. Klepat ini sepenuhnya dapat ditutup dalam gas box.

Dalam aplikasi di mana konsistensi adalah kunci, sekarang ada risiko yang lebih kecil untuk pembuangan atau ketidakkonsistenan penletapan dibandingkan dengan proses ALD saat ini. Desain klepat ALD baru memungkinkan seluruh klepat dipanaskan hingga 200°C (392°F), karena aktuator tidak perlu diisolasi untuk mempertahankan integritasnya atau presisi dosingnya. Ini berarti produsen semikonduktor dapat merasa percaya diri bahwa gas yang mengalir melalui klepat ALD generasi berikutnya akan terekspos pada suhu yang seragam, mengurangi beberapa tingkat variabilitas dari proses. Gambar 3 menunjukkan keadaan ideal stabilitas termal, dibandingkan dengan Gambar 1 dengan suhu yang bervariasi.

2. Laju aliran dapat jauh lebih tinggi.

Pemimpin industri semikonduktor kini dapat mencapai laju aliran yang lebih besar yang telah mereka cari tanpa harus berkompromi pada kebersihan atau umur komponen. Sedangkan klepat yang ada mungkin menawarkan koefisien aliran 0,6 Cv, klepat baru dapat menawarkan aliran ganda (1,2 Cv) dalam footprint yang sama (1,5 in.), memungkinkan produsen alat untuk memberikan output yang lebih besar tanpa memerlukan retooling atau perubahan proses signifikan lainnya. Namun, jika produsen memiliki fleksibilitas untuk menerapkan klepat ALD baru dengan footprint sedikit lebih besar (1,75 in.), mereka dapat hampir melipat tiga laju aliran klepat ALD yang ada, mencapai koefisien aliran hingga 1,7 Cv.

Peningkatan besar dalam kapasitas aliran ini dibuat mungkin oleh klepat ALD baru dengan desain bellows alih-alih desain diafragma tradisional. Klepat bellows mampu laju aliran lebih tinggi, dan bellows di dalam klepat ALD baru dicincangkan hingga finishing 5 μin Ra untuk mencapai performa UHP yang diharapkan produsen dari klepat diafragma yang saat ini digunakan di pasar. Dalam Gambar 4, Anda dapat melihat bellows yang berada di tengah klepat. Desain baru menggabungkan fitur terbaik dari kedua teknologi klepat menjadi satu klepat UHP dengan umur siklus ultra tinggi.

3. Atribut performa yang ditingkatkan memungkinkan inovasi.

Pemain pemikir maju di industri semikonduktor kini akan kurang dibatasi dari perspektif inovasi. Teknologi klepat ALD baru menyediakan performa dan daya tahan untuk memungkinkan produsen semikonduktor untuk bekerja di area baru dari tabel periodik elemen, bereksperimen dengan gas precursor dengan tekanan uap rendah untuk menemukan bahan yang mungkin berperforma lebih baik daripada yang digunakan dalam proses ALD saat ini. Di luar mempertahankan suhu yang konsisten dan mengizinkan laju aliran yang lebih tinggi, klepat ALD baru ditawarkan dalam material tahan korosi tinggi seperti Alloy 22, berarti kimia yang lebih agresif dapat digunakan untuk pemrosesan tanpa khawatir tentang korosi lubang atau kerusakan celah yang masalah.

Opsi yang Lebih Baik untuk Industri yang Menuntut.

Klepat UHP baru, seperti klepat UHP ALD20 yang baru saja dirilis Swagelok, memiliki potensi besar untuk mengubah pasar dengan memberi produsen semikonduktor penletapan berkualitas tinggi yang mereka butuhkan tanpa mengorbankan efisiensi proses. Apa yang tidak akan berubah, Namun, adalah persaingan, permintaan yang berubah cepat pada produsen di industri semikonduktor.

Saat produsen alat dan produsen menyesuaikan proses dan desain sistem mereka untuk membuat penggunaan terbaik dari komponen canggih seperti ALD20, Swagelok akan terus berdedikasi pada inovasi dan perbaikan berkelanjutan dalam haknya sendiri—beberjasama dengan pelanggan untuk mengembangkan solusi berikutnya untuk tantangan industri. Bekerja di pasar semikonduktor berarti tetap dalam perjalanan konstan dari perbaikan iteratif, dan Swagelok dapat membantu Anda dalam perjalanan itu.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang klepat UHP untuk industri semikonduktor, atau klepat ALD20 baru Swagelok khususnya, kunjungi tautan di bawah. Untuk memulai percakapan tentang bagaimana operasi Anda mungkin mendapat manfaat dari teknologi klepat ALD terbaru, hubungi pusat penjualan dan layanan lokal Anda.