Warum sollten Sie einen Taupunktspiegel-Hygrometer für die Halbleiterherstellung verwenden?

Nahaufnahme eines Siliziumchips, der aus einem Halbleiterwafer entnommen und mit einer Bestückungsmaschine auf einem Substrat befestigt wird.

Die Auswirkungen von Feuchtigkeit auf die Halbleiterherstellung

Wasser mag die Grundlage allen Lebens sein, aber wenn es um spezialisierte Prozesse wie die Halbleiterherstellung geht, ist es normalerweise eine der letzten Verbindungen, die man in seiner Nähe haben möchte.

Das Vorhandensein von Wasserdampf kann erhebliche Auswirkungen haben, nicht nur auf die technische Seite, sondern auch auf die Geschäftsergebnisse. Selbst minimale Mengen an Wasserdampf können Verunreinigungen einbringen oder zu Oxidation auf der Waferoberfläche führen, wodurch Defekte entstehen, die die elektrischen Eigenschaften von Halbleiterbauteilen beeinträchtigen.

Dies kann zu einer geringeren Produktionseffizienz, höheren Produktionskosten und längeren Herstellungszeiten führen, was sich direkt auf die Rentabilität und die Wettbewerbsfähigkeit auswirkt.

Die genaue Kontrolle von Feuchtigkeit und Wasserdampf während kritischer Prozesse wie Lithografie, Abscheidung und Ätzen ist für die Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität von Halbleiterschichten und das Erreichen der gewünschten Produktqualität unerlässlich. Ein effektives Wasserdampfmanagement ist nicht nur entscheidend für die Aufrechterhaltung der hohen Leistungsstandards und der Zuverlässigkeit, die von Halbleiterbauelementen gefordert werden, sondern auch für die Gewährleistung effizienter Produktionsprozesse, die Minimierung von Abfällen und die Erhaltung einer starken Wettbewerbsposition auf dem Markt.

Feuchtigkeitsverunreinigung bei der chemischen Gasphasenabscheidung

Die chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) ist eine weit verbreitete Technik in der Halbleiterindustrie. Sie beinhaltet die chemische Reaktion von gasförmigen Vorläufersubstanzen, die sich auf einer Substratoberfläche zersetzen oder reagieren, um ein festes Material zu erzeugen, das dünne Filme oder Schichten bildet.

Feuchtigkeitsverunreinigungen wirken sich direkt auf die Reinheit und Integrität der abgeschiedenen Schichten aus. Selbst minimale Feuchtigkeitsmengen können unerwünschte Hydroxylgruppen einführen oder die Oxidation auf dem Substrat katalysieren, was zu Defekten in der Schicht führt, die sich negativ auf die Leistung der Bauelemente auswirken. Solche Defekte können zu elektrischen Instabilitäten, verminderter Durchschlagsfestigkeit oder Veränderungen der Brechungsindizes führen und die Funktionalität von Halbleiterbauelementen stark beeinträchtigen.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, ist es von entscheidender Bedeutung, umfassende Strategien zur Kontrolle und Minderung der Feuchtigkeit in CVD-Prozessen zu implementieren.

Zu den wichtigsten Maßnahmen gehören die Verwendung einer strengen Trockengasspülung, moderne Vakuumsysteme und die Integration von Trockenmitteln zur Beseitigung von Feuchtigkeit. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Taupunktspiegel-Hygrometern eine genaue Überwachung und Kontrolle der Feuchtigkeit in der CVD-Umgebung. Diese Kombination von Strategien ist unerlässlich, um die Abscheidung qualitativ hochwertiger Schichten zu gewährleisten, die den anspruchsvollen Standards entsprechen, die für die Produktion von Halbleiterbauelementen erforderlich sind.

Feuchtigkeitskontamination beim Plasmaätzen

Das selektive Ätzen, das sich in der Regel an die Fotolithografie anschließt, ist entscheidend für die Herstellung der präzisen Submikrometerformen und -muster, die für das Design von Schaltkreisen erforderlich sind. Bei diesem Verfahren werden Ätzgase verwendet, insbesondere vollfluorierte Verbindungen (FFC), die in Argonplasmen über dem Wafersubstrat aktiviert werden. Diese Gase reagieren selektiv mit bestimmten Materialien auf dem Halbleiterwafer, wodurch die komplexen Schaltkreismuster, die für die Funktionalität des Geräts erforderlich sind, sorgfältig herausgearbeitet werden.

Das Vorhandensein von Feuchtigkeit kann die Plasmabildung und folglich die Ätzqualität erheblich beeinträchtigen. Daher gilt es als beste Praxis, den Feuchtigkeitsgehalt in den FFCs kontinuierlich zu überwachen, bevor sie in die Ätz- oder CVD-Kammer eingeführt werden.

Darüber hinaus werden auch Plasmagase, einschließlich Halogenide und Stickstofftrifluorid, zur Reinigung der Kammer verwendet. Allerdings können selbst Spuren von Feuchtigkeit die Qualität des Plasmas und die Effizienz des Reinigungsprozesses beeinträchtigen. Eine genaue Überwachung des Feuchtigkeitsgehalts ist daher unerlässlich, um die Integrität sowohl der Ätz- als auch der Reinigungsphase aufrechtzuerhalten und qualitativ hochwertige Produktionsergebnisse zu gewährleisten.

Feuchtigkeitsmessgeräte für die Halbleiterfertigung

Hilfe ist zur Hand.

PST bietet eine Reihe fortschrittlicher Sensoren und Analysatoren zur Messung der Feuchtigkeit in allen wichtigen Phasen des Halbleiterherstellungsprozesses. Dazu gehören Taupunkt-Transmitter wie unser neuester Easidew EA2, der Taupunkte zwischen -110 und +20 oCdp mit einer Genauigkeit von ±2 oCdp messen kann, und unser QMA401, der eine Quarzkristall-Mikrowaage verwendet, die eine Empfindlichkeit von nur 0,1 ppmV aufweist und damit ideal für den Einsatz in CVD- und Ätzkammern ist.

Unser neuestes Produkt ist das S8000 RS - ein vollautomatisches Taupunktspiegel-Hygrometer, das zur Verbesserung der Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität der Spurenfeuchtemessung unter anspruchsvollen Bedingungen entwickelt wurde.

Das S8000 RS bietet eine außergewöhnliche Präzision mit einer Genauigkeit von ±0,1 oC bei Temperaturen von bis zu -90 oCfp. Es weist eine hervorragende Stabilität und Reproduzierbarkeit auf, mit einer minimalen Abweichung von ±0,05 oCdp bei -90 oCfp, die sich bei -80 oCfp auf ±0,025 oCdp verschärft.

Die Genauigkeit des Geräts wird durch den Einsatz eines hochentwickelten vergoldeten Kupferspiegels erheblich verbessert. Zusammen mit der präzisen Kühlung und der dynamischen Verschmutzungskorrektur sorgt dies für die Bildung einer gleichmäßigen Kondensatschicht und ermöglicht so genaue und zuverlässige Messungen.

Unser neuestes Hygrometer-Modell ist mit verschiedenen Kommunikationsoptionen ausgestattet, darunter Modbus RTU über USB-, TCP/IP- und 4...20-mA-Schnittstellen sowie die Möglichkeit der internen Datenaufzeichnung direkt auf einer Standard-SD-Karte. Wie jedes unserer Produkte wird auch das S8000 RS durch ein umfassendes Angebot an technischem Support und After-Sales-Services unterstützt, um sicherzustellen, dass unsere Kunden die notwendige Unterstützung für eine optimale Leistung erhalten.

Lesen Sie mehr über die Messung von Feuchtigkeit und Sauerstoff in der Halbleiterfertigung.

Mit 50 Jahren Erfahrung in der Entwicklung von Feuchte-, Feuchtigkeits- und Taupunkt-Technologie sind wir die Anwendungsexperten für alle Spurenfeuchte- und Kohlenwasserstoff-Messanwendungen. Wenn Sie Ihre Anforderungen besprechen möchten, nehmen Sie bitte noch heute Kontakt mit unserem Team auf.

Gase, die in der Halbleiterfertigung verwendet werden, werden in der Regel entweder als "Bulk-Gase" oder als "elektronische Spezialgase" (ESGs) klassifiziert; dazu gehören Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Helium, Wasserstoff und Kohlendioxid. Es gibt über hundert ESG, die sowohl in reiner Form als auch in Mischungen hergestellt werden. Typische Beispiele sind Hexafluorethan (C2F6), Octafluorcyclobutan (C4F8) und German (GeH4).

Stickstoff ist wahrscheinlich das in der Halbleiterindustrie am häufigsten verwendete Gas. Daher verwenden viele Hersteller heute Systeme zur Stickstofferzeugung vor Ort. Diese verwenden auch Sensoren zur Feuchtemessung, die am Ausgang der Trockenkammern angebracht sind, um sowohl die Reinheit des Gases zu überwachen, bevor es für nachfolgende Prozessaufgaben verwendet wird, als auch um die Energieeffizienz der Trockner selbst zu kontrollieren.

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