Igrometri a specchio freddo per la produzione di semiconduttori

Primo piano di un die di silicio che viene estratto da un wafer di semiconduttore e attaccato al substrato da una macchina pick and place.

L'impatto dell'umidità sulla produzione di semiconduttori

L'acqua è la fonte della vita, ma in ambiti specializzati come la produzione di semiconduttori, è spesso uno degli ultimi elementi che si desidera avere intorno. La presenza di vapore acqueo può avere implicazioni significative non solo sul piano tecnico, ma anche sulle performance aziendali.

Anche piccole quantità di vapore acqueo possono introdurre impurità o causare l'ossidazione delle superfici, generando difetti che compromettono le caratteristiche elettriche dei dispositivi a semiconduttore. Questo può portare a una riduzione dell'efficienza produttiva, ad aumenti dei costi e a ritardi nella produzione, influenzando direttamente la redditività e la competitività sul mercato.

Il controllo preciso dell'umidità e del vapore acqueo durante fasi critiche come la litografia, la deposizione e l'incisione è essenziale per preservare l'integrità strutturale degli strati semiconduttori e garantire la qualità del prodotto finale. Una gestione efficace del vapore acqueo non solo assicura gli elevati standard richiesti dai dispositivi a semiconduttore, ma ottimizza anche i processi produttivi, riducendo gli scarti e rafforzando la competitività aziendale sul mercato.

Contaminazione da umidità nella deposizione di vapore chimico

La deposizione chimica da vapore (CVD) rappresenta una tecnica ampiamente diffusa nell'industria dei semiconduttori. Coinvolge la reazione chimica di precursori in fase gassosa, i quali si decompongono o reagiscono sulla superficie di un substrato, dando luogo alla formazione di un materiale solido sotto forma di film sottile o rivestimenti.

L'umidità è un fattore critico che può influenzare direttamente la purezza e l'integrità dei film depositati mediante la tecnica CVD. Anche livelli minimi di umidità possono introdurre gruppi idrossilici indesiderati o catalizzare l'ossidazione sulla superficie del substrato, causando difetti che possono compromettere le prestazioni del dispositivo. Questi difetti possono portare a instabilità elettriche, riduzione della rigidità dielettrica o variazioni degli indici di rifrazione, con un impatto significativo sul funzionamento dei dispositivi a semiconduttore.

Per affrontare queste sfide, è essenziale adottare strategie complete di controllo e mitigazione dell'umidità nei processi CVD. Tra le tattiche chiave vi è l'utilizzo di una rigorosa purga di gas secco, l'impiego di sistemi avanzati di vuoto e l'integrazione di essiccanti per eliminare l'umidità dall'ambiente di lavoro. Inoltre, l'utilizzo di igrometri a specchio raffreddato consente di monitorare e controllare con precisione i livelli di umidità all'interno dell'ambiente di deposizione CVD.

Questa combinazione di strategie è fondamentale per garantire la deposizione di film di alta qualità che rispettino gli elevati standard richiesti per la produzione di dispositivi a semiconduttore.

Contaminazione da umidità nell'incisione al plasma

L'incisione selettiva, spesso seguente alla fase di fotolitografia, riveste un'importanza fondamentale nella creazione di strutture e schemi precisi, con dimensioni inferiori al micron, cruciali per la progettazione dei circuiti. Questo processo impiega gas corrosivi, in particolare composti completamente fluorurati (FFC), attivati in plasmi di argon sopra il substrato del wafer. Tali gas reagiscono selettivamente con materiali specifici presenti sul wafer semiconduttore, scolpendo con precisione i complessi modelli di circuito necessari per il funzionamento del dispositivo.

La presenza di umidità può influenzare significativamente la formazione del plasma e, di conseguenza, la qualità dell'incisione. Pertanto, è pratica comune monitorare attentamente il contenuto di umidità nei gas FFC prima dell'introduzione nella camera di incisione o CVD.

In aggiunta, per la pulizia della camera, vengono impiegati gas di plasma, tra cui alogenuri e trifluoruro di azoto. Tuttavia, anche tracce di umidità possono compromettere la qualità del plasma e l'efficienza del processo di pulizia. Di conseguenza, un monitoraggio accurato dei livelli di umidità è essenziale per preservare l'integrità delle fasi di incisione e pulizia, garantendo risultati di produzione di alta qualità.

Strumenti di misurazione dell'umidità per la produzione di semiconduttori

PST offre una vasta gamma di sensori e analizzatori avanzati per la misurazione dell'umidità in tutte le fasi cruciali della produzione dei semiconduttori. Tra questi, il nostro ultimo trasmettitore di dew-point, l'Easidew EA2, può rilevare il punto di rugiada tra -110 e +20 ^oCdp con una precisione di ±2 ^oCdp. Inoltre, il nostro QMA401 utilizza una microbilancia a cristallo di quarzo che fornisce una sensibilità di soli 0,1 ppmV, rendendolo ideale per l'uso nelle camere CVD e di incisione.

Il nostro più recente igrometro a specchio raffreddato, l'S8000 RS, è completamente automatizzato e progettato per migliorare la velocità, la precisione e la flessibilità della misurazione dell'umidità in tracce in condizioni difficili. Offre un'eccezionale precisione con un'accuratezza di ±0,1 ^oC a temperature fino a -90 ^oCfp e una variazione minima di ±0,05 ^oCdp a -90 ^oCfp.

L'S8000 RS è dotato di varie opzioni di comunicazione, inclusa la comunicazione Modbus RTU tramite USB, TCP/IP e interfacce 4...20 mA, oltre a funzionalità interne di registrazione dei dati su scheda SD standard. È supportato da una serie completa di servizi di assistenza tecnica e post-vendita, garantendo ai nostri clienti l'accesso all'assistenza necessaria per ottenere prestazioni ottimali.

Con oltre 50 anni di esperienza nello sviluppo di tecnologie per l'umidità e il dew-point, siamo leader nel settore delle applicazioni per la misurazione dell'umidità e degli idrocarburi in traccia. Se desiderate discutere le vostre esigenze, vi invitiamo a contattare oggi stesso il nostro team.

Lo sapevi che?

I gas utilizzati nella produzione di semiconduttori sono normalmente classificati come "gas sfusi" o "gas speciali elettronici" (ESG); questi includono azoto, ossigeno, argon, elio, idrogeno e anidride carbonica. Esistono oltre un centinaio di ESG, prodotti sia in forma pura che in miscela, con esempi tipici che includono l'esafluoroetano (C2F6), l'ottafluorociclobutano (C4F8) e il germano (GeH4).

L'azoto è probabilmente il gas più utilizzato nell'industria dei semiconduttori. Di conseguenza, molti produttori utilizzano sistemi di generazione di azoto in loco. Questi utilizzano anche sensori di misurazione dell'umidità, montati all'uscita delle camere di essiccazione, sia per monitorare la purezza del gas prima che venga utilizzato per i processi successivi, sia per controllare l'efficienza energetica degli essiccatori stessi.