Obtenção da detecção de impurezas abaixo de ppb para garantir a pureza de gases especiais eletrônicos

Que tipos de gases são usados na fabricação de semicondutores?

Os gases especiais eletrônicos incluem gases de alta pureza e misturas de gases, que são configurados especialmente para essas aplicações específicas.

A fabricação de semicondutores pode usar até 30 gases diferentes em todos os processos. Isso inclui gases como hélio, nitrogênio e argônio, que são usados para fornecer uma atmosfera inerte ou para lavar as câmaras no final de um processo ou antes da limpeza.

Outros gases são usados em quantidades cuidadosamente controladas para garantir que as reações ocorram. Esses gases são usados nos processos de gravação e deposição para criar as camadas e trilhas dos chips semicondutores. Esses gases incluem os conhecidos (hidrogênio, amônia e cloro), bem como compostos mais incomuns, como o hexafluoroetano (C2F6), o octafluorociclobutano (C4F8) e o germânio (GeH4).

Devido à precisão envolvida na fabricação de semicondutores, são necessários gases de altíssima pureza. Normalmente, essa pureza está entre 99,998% e 99,99994%, mas varia de acordo com os gases fornecidos e a aplicação.

Contaminantes comuns em gases especiais eletrônicos e como detectá-los

Os contaminantes mais comuns em gases eletrônicos e semicondutores são a umidade e o oxigênio. O controle dos níveis desses elementos é importante tanto para os fabricantes de gás quanto para os usuários. Abordamos esse assunto em detalhes em nossa postagem anterior Oxigênio e umidade: uma combinação cara .

Como muitos ESGs são complexos, há uma grande variedade de outros gases traços que são contaminantes em potencial e, devido aos requisitos de pureza, são necessários instrumentos com um limite de detecção muito baixo.

Embora os analisadores dedicados de umidade e oxigênio sejam altamente eficazes na detecção de níveis de traços dessas impurezas, para traços de outros gases, são necessários analisadores capazes de medir vários gases de traços em níveis muito baixos.

Os cromatógrafos a gás são uma solução ideal. Eles podem ser configurados para detectar vários perfis de gás e há modelos disponíveis que detectam várias impurezas de gás simultaneamente. Isso economiza espaço e gastos de capital. Também é importante ter um instrumento que ocupe pouco espaço e seja projetado para um ambiente industrial.

O manuseio do gás da amostra garante alta precisão

Ao detectar impurezas em níveis abaixo de ppb, é essencial obter a taxa de fluxo ideal do gás de amostra através do analisador para garantir a sensibilidade do analisador. Ao mesmo tempo, os analisadores com recursos on-line fornecem um alerta instantâneo se a qualidade do gás for reduzida repentinamente (talvez com a colocação de um novo frasco) ou se ocorrer um vazamento no sistema.

Os sistemas de analisadores on-line precisam levar em conta esses fatores e usar a combinação certa de extração de amostras, purificação de gás de arraste, seleção de fluxo e taxa de fluxo para garantir a sensibilidade.

Exemplos de aplicação de medições de traços de impureza em gases semicondutores

Por se tratar de uma área tão complexa, examinaremos alguns casos específicos. Notas de aplicação detalhadas, incluindo cromatógrafos, podem ser encontradas em nosso página do setor de semicondutores.

Detecção de partes por trilhão de impurezas em gases UHP

A medição de traços de gases permanentes até o nível de partes por trilhão em gases de altíssima pureza, como hélio, argônio, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio, é um requisito muito comum na fabricação de semicondutores.

O sucesso dessas medições depende de uma combinação de detector, cromatógrafo de gás adequado, diluição da amostra e seleção do fluxo de gás.

A DLetek desenvolveu um sistema que mede com sucesso traços de impurezas até menos de 100 ppt com a combinação de:

• Detector de emissões de plasma PlasmaDetek2
• Cromatógrafo a gás MultiDetek3
• Sistema de diluição automática LDGDSA
• Seletor de fluxo de amostra LDGSS
• Purificador de gás LDP1000 para produzir hélio grau 10.0 para uso como gás de arraste

A tabela abaixo mostra os limites de detecção inferiores específicos para cada impureza em amostras de He, Ar, O2, H2 e N2.

Faça o download da nota de aplicação completa que contém informações detalhadas sobre a aplicação e inclui cromatógrafos.

Análise do gás especial para semicondutores UHP Octaflurociclobutano (C4F8)

O octafluorociclobutano, ou perfluorociclobutano, C4F8, é um composto de carbono e flúor usado na produção e no processamento de materiais e dispositivos semicondutores, por exemplo, como gás de deposição e condicionador.

É um gás complexo de ser produzido e há vários contaminantes de cloroflurocarbonetos presentes, além de dióxido de carbono.

Esse gás é frequentemente exigido no grau ULSI 5N (99,999% de pureza) e isso requer um analisador de controle de qualidade altamente sensível, capaz de detectar todas essas impurezas de gás até os níveis de partes por bilhão.

A tabela abaixo mostra a composição da amostra de C4F8:

O cromatógrafo a gás LDetek MultiDetek3 com o detector PlasmaDetek2 oferece os requisitos para esse tipo de aplicação de gás especial. A configuração com válvulas de diafragma purgadas, combinada com o caminho do fluxo de gás inerte revestido e colunas, torna o sistema perfeitamente adaptado para esses gases especiais e complexos. O sistema é compacto e montado em rack, oferecendo um controle remoto completo. Os protocolos de comunicação industrial são todos integrados e devem ser selecionados especificamente para suas necessidades.

Exemplos de cromatógrafos estão disponíveis na nota de aplicação completa do ProcessSensing.com: O cromatógrafo a gás MultiDetek3 com detector PlasmaDetek2 é usado para a análise de gases especiais de semicondutores como UHP Octafluorocyclobutane (C4F8)

Medição de traços de impurezas em Germane (GeH4)

O germânio é um gás altamente inflamável e qualquer manuseio de amostras exige um alto nível de segurança. Como acontece com todos os gases semicondutores, ele exige um alto nível de pureza - pelo menos 99,999% - e tem uma ampla gama de impurezas a serem detectadas.

O PlasmaDetek2 e o MultiDetek3, combinados com o sistema de amostragem de monitoramento contínuo altamente seguro, permitem a medição da pureza do GeH4 com risco reduzido. O monitoramento de N2 da caixa purgada é essencial para garantir que não haja risco de ignição dentro do MultiDetek3. A medição de traços de impurezas pode ser realizada com um tempo de análise relativamente curto e pode oferecer um limite de detecção muito baixo das impurezas medidas, o que é necessário para a análise da pureza do GeH4.

Faça o download da nota de aplicação completa aqui.

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