ALD 공정에서 가장 큰 도전 과제 세 가지와 그 해결 방법

ALD 및 ALE 반도체 가공의 가장 큰 도전 과제를 해결하는 방법

매우 정밀한 반도체 제조세계에서, 일부 필수 유체 시스템 구성 요소 품질은 진입 비용입니다. 예를 들어 원자층 증착(ALD) 및 원자층 식각(ALE) 공정에서는, 예를 들어 이 시스템에서 극한의 청결(프로세스 노드가 점점 작아질수록 유지하기가 어려워지지만)은 이러한 시스템에 사용되는 모든 구성 요소에서 필수적입니다. 생산 공정 유체 시스템에서 사용되는 가스 중 다수가 위험 물질일 수 있기 때문에 누출 방지 성능 또한 반드시 필요합니다.

이러한 조건은 반도체의 세계에서 밸브, 피팅 및 기타 필수 유체 시스템 구성 요소의 시장이 어느 정도 상품화되었음을 시사하는 것으로 보일 수 있습니다. 모든 옵션이 이러한 필수 특성을 제공해야 하므로 모든 옵션의 최종 사용 성능 수준이 비교적 동일하게 유지될 것으로 기대할 수 있을까요?

딱히 그렇지는 않습니다. ALD 반도체 가공을 위한 초고순도 밸브는 모두 동일하게 제작되지 않으며, 일부 고급 옵션은 제작자가 가장 시급한 과제를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. 아래에서 반도체 제조업체가 직면하는 가장 큰 세 가지 도전 과제와, 올바른 ALD 공정 밸브 및 기타 유체 시스템 구성 요소를 선택하여 이러한 어려움을 자신있게 처리하고 극복할 수 있는 방법을 확인해보십시오.

반도체 밸브 전문가와의 대화

#1. 불안정한 화학물질 처리

언급한 바와 같이 ALD 및 ALE 생산 공정에서 흔히 쓰이는 전구체 가스 중 다수는 불안정하고 위험한 경우가 많습니다. 그렇기에 밸브 성능에서 누출 방지가 필수적이며, 다른 특성도 살펴보아야 합니다.

예를 들어, 전구체를 더욱 효과적으로 관리하고 신규 전구체의 사용을 모색하기 위해서는 일관되고 재현 가능한 가스 상태의 유량을 추구할 때 공정 밸브에 광범위한 압력과 온도에 노출시켜야 할 수 있습니다. 이는 최대 200°C를 포함하는 광범위한 시스템 압력과 온도에 걸쳐서 밸브 성능이 예측 가능하고 안정적이어야 한다는 의미입니다.

또한 ALD 밸브 및 ALE 밸브는 최초 화학물질 분주와 동일한 정밀도의 매개변수 내에서 퍼지 공정을 수행해야 합니다. 이러한 2단계 공정에는 질소를 통한 전구체 가스의 퍼지와, 이후 질소의 퍼지가 포함됩니다. 이 공정은 생산을 최대한 효율적으로 유지하기 위해 신속하고 일관되게 이루어져야 합니다.

밸브는 최대 200°C를 포함하는 광범위한 시스템 압력과 온도에 걸쳐서 예측 가능하고 안정적이어야 합니다.

이용 가능한 특정 멀티포트 밸브 및 멀티밸브 매니폴드를 통해 극한 온도 변동의 효과 완화와 더욱 효과적인 퍼지를 달성할 수 있습니다. 이 두 옵션 중 어떤 것을 선택할지는 전적으로 응용 분야에 달려 있습니다. 일반적으로 매니폴드는 더 큰 부피의 퍼지가 필요한 응용 분야에 더 적합합니다. 하지만 새로운 화학물질의 특수한 어려움을 다루고자 할 때 두 옵션 모두 적합합니다.

#2. 수율 극대화

오늘 날의 제조는 특히 생산 주기 중에 생산할 수 있는 칩의 수량을 극대화하는 데 중점을 두고 있습니다.

이 때 속도도 중요하지만, 일관성과 재현 가능성은 더욱 중요합니다. ALD 및 ALE 공정은 수백만 회의 화학물질 분주가 포함되는 경우가 많습니다. 전문화된 공정 밸브는 종종 수백만 회가 넘는 주기 동안 이러한 분주를 일관되게 전달하는 역할을 합니다. 이러한 화학물질 분주의 양은 공정 밸브 유량 용량의 영향을 받을 수 있지만 공정 밸브가 열리는 몇 밀리세컨드에 의해 더 큰 영향을 받습니다. 밸브 작동 반응 시간의 작은 변화가 공정 챔버로 전달되는 화학물질의 양에 예상치 못한 변화를 야기할 수 있습니다.

작은 밸브 작동 반응 시간이 공정 챔버로 전달되는 화학물질의 양에 예상치 못한 변화를 야기할 수 있습니다.

일관된 고성능을 위해 설계된 공정 밸브에서 살펴볼 몇 가지 최적 지표가 있습니다.

• 밸브는 최대 200°C의 공정 온도에서 최적 성능을 제공해야 합니다
일부 공정에서는 공정 가스의 분주 및 퍼지를 정밀하게 제어하기 위해 가스 박스에 완전히 담그는 것이 유용할 수 있습니다
• 생산 기준 준수를 위해 일관된 고유량을 제공해야 합니다. 이 유량은 엄격하게 제어되어야 하며 엄격한 공정 허용오차 내에서 정밀하게 유지되어야 하기 때문에 밸브 반응 및 작동 속도가 최대한 빨라야 합니다.
• 밸브는 수백만 회의 주기에 걸쳐 동일한 수준의 성능을 제공해야 합니다

#3. 총 소유 비용 감소

마지막으로, 반도체용 도구의 총 소유 비용 절감은 운영 효율성을 위해 중요한 부분입니다. 이 목표를 달성하려면 모든 잠재적 가동 중단 시간을 가능한 한 줄여야 합니다.

유해 및 부식성 전구체 가스를 사용하면서 심한 온도 및 압력 변동이 발생하기 때문에 밸브는 ALD/ALE 시스템에 특화하여 설계 및 제조되어야 합니다. 설계 고려 사항에는 밸브의 제작 재료가 포함되어야 합니다. 고성능 합금과 잔여물 함량의 균형이 최적화된 스테인리스강 배합은 반도체 생산 환경에 매우 중요합니다. 스테인리스강 배합에서 크롬, 니켈 및 몰리브덴의 함량이 높으면 재료의 강도와 내부식성을 모두 높이는 데 도움이 됩니다. 최종 사용 구성 요소의 표면 마감 및 용접성을 최적화하려면 특정 비율의 황을 비롯하여 특정 잔여물 또한 배합에 남아 있어야만 합니다. 제조업체는 응용 분야의 요건에 적합하도록 이러한 필수 성능 특성의 균형을 맞출 수 있어야 합니다.

최적화된 재료 선택은 구성 요소를 통해 사용 수명이 연장되고 유지보수, 수리 또는 교체를 위한 가동 중단 시간을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 모든 가동 중단 시간은 상당한 비용 및 잠재적 수익 손실을 의미합니다. ALD 및 ALE 공정에서 밸브가 수행하는 중요한 역할(그리고 전체 시스템에 비해 상대적으로 낮은 비용)을 감안하면, 더 높은 성능의 유체 시스템 구성 요소에 투자하는 것은 상당한 투자 수익으로 이어질 수 있습니다.

고품질의 믿을 수 있는 ALD 및 ALE 공정 밸브를 조달하기 위해 올바른 공급업체와 협력하는 것 또한 중요합니다. 이상적으로는 공급업체가 원자층 프로세스와 그 고유한 복잡성에 대한 이해를 보여주고 사용자의 요구에 맞는 올바른 밸브 선택을 할 수 있도록 안내할 수 있습니다. 스웨즈락 반도체 전문가들은 반도체 도구 제조업체와 칩 제조업체가 생산 공정과 장비를 진화시키도록 협력한 경험이 풍부합니다. 공정을 최적화하는 방법에 대해 더 자세히 알고 싶으시다면, 스웨즈락 전문가가 상담을 시작할 준비가 되어있습니다.

반도체 밸브 전문가와의 대화