Halbleiterbauelemente sind die Geräte zur Entscheidungsfindung (Logik) und Datenspeicherung (Speicher), die die moderne, technologische Welt antreiben und unterstützen. Sie haben sich von ihren Ursprüngen in der Großcomputertechnik zu Personalcomputern, Laptops, Handys, Autos und sogar Waschmaschinen, Trocknern und anderen Haushaltsgeräten entwickelt. Aufbauend auf der Technologie der frühen Transistoren (die von einem Ende zum anderen mehrere Zentimeter maßen), haben moderne Halbleiterbauelemente eine erstaunliche Verkleinerung erfahren und weisen nun Knotengrößen auf, die in Nanometern gemessen werden (das sind 10-9 Meter)!
Da die Knotengrößen weiter schrumpfen (siehe Moore'sches Gesetz), ist die Verunreinigung in der Fertigungsumgebung zu einer größeren Herausforderung geworden. Mikroskopische Partikel, sowohl organische als auch anorganische, können die Oberflächen von Wafern verunreinigen, die Geräte beschädigen und die Produktionsausbeute verringern. Dies ist einer der Gründe für die Existenz von Reinräumen und die Verpflichtung der Mitarbeiter, Reinraumanzüge zu tragen.
Ebenso ist für viele Produktionsschritte eine Vakuumumgebung erforderlich, um die Verunreinigung des Prozesses durch unerwünschte Gase zu reduzieren. Um sicherzustellen, dass das erforderliche Vakuumniveau erreicht und aufrechterhalten wird, werden Niederdruckmesssensoren/Vakuummessgeräte sowohl in die System- als auch in die Prozessgestaltung integriert.
Moderne Halbleiterbauelemente werden schrittweise, Schicht für Schicht, aufgebaut und können bis zu mehreren hundert Schichten umfassen. Die typischen Schritte bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen sind: Reinigen (des Wafers), Beschichten (Aufbringen des gewünschten Materials), Maskieren und Belichten (um die Schicht zu strukturieren), Entwickeln, Ätzen (des unerwünschten Materials), Reinigen, Implantieren, Aufbringen, Maskieren, Ätzen... schäumen, spülen und nach Belieben wiederholen.
Einige dieser Schritte erfordern eine Vakuumumgebung, um effektiv zu sein. Ein Beispiel ist die Abscheidung, wie die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder eine Variante davon (z. B. Niederdruck-CVD/LPCVD, plasmaunterstützte CVD/PECVD, Atomlagenabscheidung/ALD, Molekularstrahlepitaxie/MBE usw.), bei der präzise und gleichmäßige Schichten eines Materials auf die Waferoberfläche aufgebracht werden.
Andere Beispiele sind das Ätzen, das ein Vakuum erfordert, um das Volumen und die Verweildauer des aggressiven Gases auf der Wafer-Oberfläche genau zu kontrollieren, und die Ionenimplantation (oder einfach "Implantation"), bei der das Vakuum genutzt wird, um die Anzahl der Wechselwirkungen entlang der Flugbahn der Ionen zu reduzieren. Die Strukturierung, die traditionell nicht in einer Vakuumumgebung erfolgt, hat in jüngster Zeit technologische Fortschritte in der EUV-Lithografie erfahren, die den Einsatz dieser Technik in der Großserienfertigung ermöglichen und den Weg für die kleinsten und schnellsten (neuesten und besten) Halbleiterbauelemente geebnet haben, die heute in High-End-PCs und Mobiltelefonen verwendet werden.
Halbleiterfabriken sind riesig; sie können so groß wie viele Fußballfelder sein und produzieren Millionen von Chips pro Tag. Das bedeutet, dass die gesamte Ausrüstung zuverlässig und genau sein muss, denn Ausfälle von Geräten und Werkzeugen können zu großen finanziellen Verlusten führen. Außerdem können die fertigen Halbleiterprodukte in kritischen Systemen, z. B. in einem Flugzeug, verwendet werden, und Verunreinigungen im Herstellungsprozess können leicht zu einem vorzeitigen Ausfall des Bauteils führen. All dies unterstreicht die Bedeutung zuverlässiger, genauer Vakuummessgeräte in diesen Halbleiterfertigungssystemen.
In der Vergangenheit wurden in Halbleiterfabriken aus verschiedenen Gründen Heißionen- und Nackt-Heißionen-Vakuummessgeräte (Bayard-Alpert oder BA) verwendet. Bei diesen Messgeräten handelt es sich um Wegwerfgeräte, die nur für eine begrenzte Zeit verwendet werden können, nicht gereinigt werden können und ausgetauscht werden müssen, da sie mit der Zeit verunreinigt werden. In jüngster Zeit haben Halbleiterfabriken damit begonnen, Kaltkathoden-Vakuummessgeräte einzusetzen, da sie kontaminationsresistenter sind und gereinigt und wieder in Betrieb genommen werden können.
Der häufigste Televac® Vakuum-Messlösung für die Halbleiterfertigung ist die MX200 Vakuum-Controller zusammen mit dem 4A Konvektionsvakuummessgerät für Grobvakuum von 1000 Torr bis 10-3 Torr, der 7FC Kaltkathoden-Vakuum-Messgerät zur Messung von Hochvakuum von 10-2 bis 10-11 Torr, und ein CDG für die Prozesskontrolle.
Der MX200 ist ein hochgradig konfigurierbarer Vakuum-Controller, der bis zu 10 Vakuummessgeräte gleichzeitig steuern kann und eine Vielzahl von Kommunikationsoptionen zum Ablesen von Vakuummesswerten bietet, darunter 0 bis 10 V Analogausgänge, RS-232/RS-485-Kommunikation und Ethernet IP-Kommunikation. Denken Sie daran, dass Kaltkathoden-Vakuummessgeräte gereinigt werden können und in manchen Fällen jahrzehntelang in Betrieb bleiben, ohne dass sie ausgetauscht werden müssen.
Produkte
- 1*10-11 Torr bis 1*104 Torr
- Steuerung von bis zu 10 Televac® Vakuummessgeräten
- Leicht ablesbares OLED-Display
- 1*10-3 Torr bis 1000 Torr
- Ansprechzeit von einer Millisekunde
- Kompakte, robuste Konstruktion
7FC Reinigbares Kaltkathoden-Vakuum-Messgerät
- 1*10-11 Torr bis 1*10-2 Torr
- Reinigbar für längere Lebensdauer des Sensors
- Widerstandsfähig gegen Gaseinbrüche