Halbleiter- und Displayherstellung

Hintergrund

Die weltweite Nachfrage nach Geräten mit immer schnellerer Rechenleistung bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs sowie der Wärmeableitung ist der zentrale Treiber der modernen Halbleiterindustrie. Um die Transistordichte zu erhöhen, muss die Größe der Transistoren verringert werden. Es wird erwartet, dass die aktuelle 14-nm/7-nm-Technologie in der kommerziellen Massenproduktion durch den 3-nm-Knoten im Jahr 2022 mit dem Aufkommen des EUV-Lithografieverfahrens (Extreme Ultraviolet) ersetzt wird. Solche Geräte enthalten mehr als 100 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter, und die tatsächliche Größe eines einzelnen Transistors nähert sich der von Molekülen, die Kohlenstoffketten aus wenigen Atomen enthalten. Jegliche Verunreinigungen können sich nachteilig auf das Endprodukt auswirken. Eine saubere Produktionsumgebung ist daher von größter Bedeutung, um Ausfälle während der Fertigung zu vermeiden.

Problem

Luftgetragene molekulare Kontaminanten (AMCs) stellen eine große Herausforderung während des Produktionsprozesses in der Halbleiterindustrie dar. Sie können zu Prozessunterbrechungen oder gar nicht mehr nutzungsfähigen Chargen führen. Die Quelle von AMCs ist sowohl extern als auch intern vielfältig. Luftfiltersysteme sind in der Lage, AMCs zu reduzieren, können jedoch versagen, wenn es sich um flüchtige organische und anorganische Bestandteile handelt.
Personal, das einen Reinraum betritt, kann eine Quelle von Verunreinigungen sein. Im Prozess selbst sind Dotierstoffe, Säuren, Basen, Lösungsmittel oder ausgesstoßene, molekulare Substanzen Verunreinigungen, die die Qualität des Endprodukts stark beeinträchtigen können. Typische Verunreinigungen in der Gasphase, die eine ständige Überwachung erfordern, sind SO₂, NH₃, NO₂, H₂S, PGMEA, PGME, Essigsäure, IPA, Ethanol, Ethylenglykol, THF, TMS, NMP, Aromaten und Kältemittel, um nur einige zu nennen.
Herkömmliche Analysemethoden können nicht innerhalb kurzer Zeit Ergebnisse liefern, da sie oft eine zeitaufwändige Probenahme und Probenvorbereitung erfordern, bevor der eigentliche Analyseprozess eingeleitet werden kann. Ergebnisse sind möglicherweise erst nach Stunden verfügbar, zu spät für ein rechtzeitiges Eingreifen, wenn ein Prozess bereits betroffen ist. Um kostspielige lange Prozessunterbrechungen und Endproduktausfälle zu vermeiden, ist eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung der Reinraumluft zu einer Notwendigkeit geworden. Folglich benötigen Analyseverfahren zur Bewertung von Reinraumluft nicht nur eine hohe Spezifität für die analysierten Moleküle, sondern auch eine außergewöhnlich hohe Sensitivität.

Lösung

Das Flaggschiff von V&F, das AirSense - Massenspektrometer, ermöglicht Echtzeitanalysen mit hoher Spezifität und ultrahoher Empfindlichkeit über ein breites Spektrum (7-519 amu) von Verunreinigungen. Die proprietäre Technologie basiert auf der Ionen-Molekülreaktions-Massenspektrometrie (IMR - MS), einer Methode, bei der Probenmoleküle durch Ladungsübertragung ionisiert werden. Sie kann verwendet werden, um einzelne Moleküle innerhalb einer Gasmatrix zu selektieren oder die Zusammensetzung der Matrix über die gesamte Bandbreite möglicher AMCs zu analysieren. Eine sehr schnelle Reaktion auf Konzentrationsänderungen im niedrigen ppb- und sub-ppb-Bereich wird von der Software kontinuierlich gemeldet und ermöglicht ein rechtzeitiges Eingreifen in den bestehenden Prozess. Typische Beispiele sind die AMC-Überwachung in Reinräumen, die Zusammensetzung auf Werkzeugebene und die Kontrolle von ausgasenden Produkten in Front Opening Universal Pods (FOUP) während des Wafertransfers.

V&F Clean Room Monitoring Semiconductor and Display Production

Vorteil

Die V&F IMR-MS Mehrkomponentenanalysatoren bieten einen hohen Automatisierungsgrad und sind mit einer benutzerfreundlichen Software ausgestattet. Die Messgeräte zeichnen sich durch ihre schnelle Ansprechzeit ohne Messgasaufbereitung aus. Ihr robustes Design garantiert ein hohes Maß an Stabilität, minimale Ausfallzeiten und weniger Wartung.

Highlights

Unabhängige oder prozessintegrierte, automatisierte Lösung
Multi- oder Einzelpunktanalyse
Robuste kontinuierliche Echtzeit-AMC-Überwachung rund um die Uhr
Gleichzeitige Erkennung einer Vielzahl von AMCs
Außergewöhnlich hohe Empfindlichkeit

Referenzkunden (Auszug)

Geeignete Geräte

AirSense