Fabrication de semi-conducteurs et d’écrans

Contexte

La demande mondiale d’appareils dotés d’une puissance de calcul toujours plus rapide, avec une réduction de la consommation d’énergie ainsi que de la dissipation de chaleur, est le moteur central de l’industrie moderne des semi-conducteurs. Pour augmenter la densité des transistors, il faut réduire leur taille. On s’attend à ce que la technologie actuelle 14 nm/7 nm soit remplacée par le nœud 3 nm dans la production commerciale de masse en 2022 avec l’apparition du procédé de lithographie EUV (Extreme Ultraviolet). De tels appareils contiennent plus de 100 millions de transistors par millimètre carré, et la taille réelle d’un seul transistor se rapproche de celle des molécules contenant des chaînes de carbone de quelques atomes. Toute impureté peut avoir un effet négatif sur le produit final. Un environnement de production propre est donc d’une importance capitale pour éviter les pannes pendant la fabrication.

Problème

Les contaminants moléculaires en suspension dans l’air (AMC) représentent un défi majeur lors du processus de production dans l’industrie des semi-conducteurs. Ils peuvent entraîner des interruptions de processus ou même des frais inutilisables. Les sources d’AMC sont multiples, externes et internes. Les systèmes de filtration d’air sont capables de réduire les particules de poussière indésirables, mais peuvent échouer lorsque des composants organiques et inorganiques volatils passent. Le personnel qui entre dans une salle blanche peut être une source de contamination. Dans le processus lui-même, les dopants, les acides, les bases, les solvants ou les substances moléculaires dégazées sont autant d’impuretés susceptibles de nuire fortement à la qualité du produit final. Les impuretés typiques en phase gazeuse qui nécessitent une surveillance constante sont le SO₂, NH₃, NO₂, H₂S, PGMEA, PGME, l’acide acétique, l’IPA, l’éthanol, l’éthylène glycol, le THF, le TMS, le NMP, les aromatiques et les réfrigérants, pour n’en citer que quelques-unes. Les méthodes d’analyse traditionnelles ne peuvent pas fournir de résultats en peu de temps, car elles nécessitent souvent un prélèvement et une préparation des échantillons qui prennent beaucoup de temps avant qu’il soit possible de démarrer le processus d’analyse proprement dit. Les résultats peuvent n’être disponibles qu’après plusieurs heures, trop tard pour intervenir à temps si un processus est déjà affecté. Afin d’éviter de longues et coûteuses interruptions de processus et des pertes de produits finis, la surveillance continue en temps réel de l’air des salles blanches est devenue une nécessité. Par conséquent, les méthodes d’analyse pour l’évaluation de l’air des salles blanches nécessitent non seulement une grande spécificité pour les molécules analysées, mais aussi une sensibilité ultra-élevée.

Solution

Le produit phare de V&F, le spectromètre de masse AirSense, permet d’effectuer des analyses en temps réel avec une spécificité élevée et une sensibilité ultra-élevée sur un large spectre (7-519 amu) de contaminants. La technologie propriétaire est basée sur la spectrométrie de masse à réaction ionique (IMR - MS), une méthode dans laquelle les molécules de l’échantillon sont ionisées par transfert de charge. Elle peut être utilisée pour cibler des molécules individuelles au sein d’une matrice gazeuse ou pour analyser la composition de la matrice sur toute la gamme des AMC possibles. Une réaction très rapide aux changements de concentration dans la gamme des ppb et sous-ppb est signalée en continu par le logiciel et permet d’intervenir à temps dans le processus pertinent. Des exemples typiques sont la surveillance des AMC dans les salles blanches, la composition au niveau de l’usine et le contrôle des produits dégageant des gaz dans les Front Opening Universal Pods (FOUP) pendant le transfert des galettes.

V&F Clean Room Monitoring Semiconductor and Display Production

Avantage

Les analyseurs multicomposants IMR-MS de V&F offrent un haut degré d’automatisation et sont équipés d’un logiciel convivial. Ils se distinguent par leur temps de réponse rapide sans traitement du gaz de mesure. Leur conception robuste garantit un haut niveau de stabilité, des temps d’arrêt minimaux et une maintenance réduite.

Points forts

Solution autonome ou automatisée intégrée au processus
Analyse multicanaux ou à point unique
Surveillance des AMC robuste, continue et en temps réel, 24 heures sur 24
Détection simultanée d’un grand nombre d’AMC
Sensibilité ultra-élevée

Clients de référence (extrait)

Appareils appropriés

AirSense