Por que você deve usar um higrômetro de espelho resfriado para a fabricação de semicondutores?

Close-up do molde de silício sendo extraído do wafer semicondutor e fixado ao substrato pela máquina pick and place.

O impacto da umidade na fabricação de semicondutores

A água pode ser a base de toda a vida, mas quando se trata de processos especializados, como a fabricação de semicondutores, ela geralmente é um dos últimos compostos que você quer ter por perto.

A presença de vapor de água pode ter implicações muito significativas, não apenas no aspecto técnico, mas também nos resultados comerciais. Até mesmo quantidades mínimas de vapor de água podem introduzir impurezas ou levar à oxidação das superfícies de wafer, criando defeitos que afetam negativamente as características elétricas dos dispositivos semicondutores.

Isso pode resultar na redução da eficiência da produção, no aumento dos custos de produção e no prolongamento dos tempos de fabricação, afetando diretamente a lucratividade e a competitividade do mercado.

O controle preciso da umidade e do vapor de água durante processos críticos como litografia, deposição e gravação é essencial para manter a integridade estrutural das camadas de semicondutores e alcançar a qualidade desejada do produto. O gerenciamento eficaz do vapor de água não é apenas crucial para manter os altos padrões de desempenho e a confiabilidade exigidos pelos dispositivos semicondutores, mas também para garantir processos de produção eficientes, minimizar o desperdício e manter uma forte posição competitiva no mercado.

Contaminação por umidade na deposição de vapor químico

A Deposição de Vapor Químico (CVD) é uma técnica amplamente utilizada no setor de semicondutores. Ela envolve a reação química de precursores em fase gasosa que se decompõem ou reagem em uma superfície de substrato para produzir um material sólido, formando filmes finos ou revestimentos.

A contaminação por umidade afeta diretamente a pureza e a integridade dos filmes depositados. Até mesmo níveis mínimos de umidade podem introduzir grupos hidroxila indesejados ou catalisar a oxidação no substrato, levando a defeitos no filme que afetam negativamente o desempenho do dispositivo. Esses defeitos podem levar a instabilidades elétricas, diminuição da rigidez dielétrica ou alterações nos índices de refração, comprometendo seriamente a funcionalidade dos dispositivos semicondutores.

Para enfrentar esses desafios, é fundamental implementar estratégias abrangentes de controle e mitigação de umidade nos processos de CVD.

As principais táticas incluem o uso de purga rigorosa de gás seco, sistemas avançados de vácuo e a integração de dessecantes para eliminar a umidade. Além disso, o uso de higrômetros de espelho resfriado permite o monitoramento e o controle precisos da umidade no ambiente de CVD. Essa combinação de estratégias é essencial para garantir a deposição de filmes de alta qualidade que atendam aos padrões exigentes necessários para a produção de dispositivos semicondutores.

Contaminação por umidade na gravação por plasma

A gravação seletiva, normalmente após o estágio de fotolitografia, é crucial para a criação de formas e padrões submicrônicos precisos, essenciais para o projeto de circuitos. O processo envolve o uso de gases de corrosão, especificamente compostos totalmente fluorados (FFCs), que são ativados em plasmas de argônio acima do substrato do wafer. Esses gases entram em uma reação seletiva com materiais específicos no wafer semicondutor, esculpindo meticulosamente os complexos padrões de circuito necessários para a funcionalidade do dispositivo.

A presença de umidade pode afetar significativamente a formação do plasma e, consequentemente, a qualidade da gravação. Por isso, é considerada uma prática recomendada monitorar continuamente o teor de umidade nos FFCs antes de sua introdução no gravador ou na câmara de CVD.

Além disso, os gases de plasma, incluindo haletos e trifluoreto de nitrogênio, também são usados para a limpeza da câmara. No entanto, mesmo níveis residuais de umidade podem comprometer a qualidade do plasma e a eficiência do processo de limpeza. O monitoramento rigoroso dos níveis de umidade é, portanto, essencial para manter a integridade das fases de gravação e limpeza, garantindo resultados de produção de alta qualidade.

Instrumentos de medição de umidade para fabricação de semicondutores

Ajuda está à mão.

A PST oferece vários sensores e analisadores avançados para medir a umidade em todos os principais estágios do processo de fabricação de semicondutores. Entre eles estão os transmissores de ponto de orvalho, como o nosso mais recente Easidew EA2, capaz de detectar o ponto de orvalho entre -110 e +20 oCdp, com uma precisão de ±2 oCdp, e o nosso QMA401, que usa uma microbalança de cristal de quartzo que oferece uma sensibilidade de apenas 0,1 ppmV, o que o torna ideal para uso em câmaras de CVD e de gravação.

Nosso mais novo produto é o S8000 RS - um higrômetro de espelho resfriado totalmente automatizado, projetado para melhorar a velocidade, a precisão e a flexibilidade da medição de traços de umidade em condições exigentes.

O S8000 RS oferece precisão excepcional, mantendo uma exatidão de ±0,1 oC em temperaturas que chegam a -90 oCfp. Ele demonstra excelente estabilidade e reprodutibilidade, com uma variação mínima de ±0,05 oCdp a -90 oCfp, que se estreita ainda mais para ±0,025 oCdp a -80 oCfp.

A precisão do dispositivo é significativamente aprimorada com o uso de um sofisticado espelho de cobre banhado a ouro. Isso, juntamente com o resfriamento preciso e a Correção de Contaminação Dinâmica, garante a formação de uma camada de condensado consistente, facilitando medições precisas e confiáveis.

Nosso mais recente modelo de higrômetro é equipado com várias opções de comunicação, incluindo Modbus RTU por meio de interfaces USB, TCP/IP e 4...20 mA, além de recursos internos de registro de dados diretamente em um cartão SD padrão. Como acontece com todos os produtos que oferecemos, o S8000 RS é apoiado por um conjunto abrangente de serviços de suporte técnico e pós-venda, garantindo que nossos clientes tenham acesso à assistência necessária para um desempenho ideal.

Leia mais sobre a medição de umidade e oxigênio na fabricação de semicondutores.

Com 50 anos de experiência no desenvolvimento de tecnologia de umidade, umidade e ponto de orvalho, somos especialistas em todas as aplicações de medição de traços de umidade e hidrocarbonetos. Se quiser discutir seus requisitos, contate nossa equipe hoje mesmo.

Os gases usados na fabricação de semicondutores são normalmente classificados como "gases a granel" ou "gases especiais eletrônicos" (ESGs); eles incluem nitrogênio, oxigênio, argônio, hélio, hidrogênio e dióxido de carbono. Há mais de cem ESGs, produzidos em formatos puros e misturados, com exemplos típicos que incluem hexafluoroetano (C2F6), octafluorociclobutano (C4F8) e germânio (GeH4).

O nitrogênio é provavelmente o gás mais usado no setor de semicondutores. Como resultado, muitos fabricantes agora usam sistemas de geração de nitrogênio no local. Eles também usam sensores de medição de umidade, que são instalados na saída das câmaras de secagem, tanto para monitorar a pureza do gás antes de ele ser usado para tarefas de processo subsequentes quanto para controlar a eficiência energética dos próprios secadores.

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