Medición de vacío para semiconductores

Los dispositivos semiconductores son los dispositivos de toma de decisiones (lógica) y de almacenamiento de datos (memoria) que impulsan y apoyan el mundo tecnológico moderno. Se han expandido desde sus orígenes en la informática a gran escala hasta los ordenadores personales, portátiles, teléfonos móviles, automóviles e incluso lavadoras, secadoras y otros electrodomésticos. Basados en la tecnología de los primeros transistores (que medían varios centímetros de extremo a extremo), los dispositivos semiconductores modernos han experimentado una increíble reducción de tamaño y ahora tienen nodos que se miden en nanómetros (es decir, 10-9 metros).

Equipos de medición al vacío Televac para la fabricación de semiconductores

A medida que el tamaño de los nodos sigue disminuyendo (véase la ley de Moore), la contaminación en el entorno de fabricación se ha convertido en un reto mayor. Las partículas microscópicas, tanto orgánicas como inorgánicas, pueden contaminar las superficies de las obleas dañando los dispositivos y reduciendo el rendimiento de la producción. Esta es una de las razones por las que existen las salas blancas y por las que los trabajadores deben llevar trajes de sala blanca.

Asimismo, muchos pasos del proceso de producción requieren un entorno de vacío para reducir la contaminación del proceso por gases no deseados. Para garantizar que se alcanza y se mantiene el nivel de vacío requerido, se incorporan sensores de medición de baja presión / medidores de vacío tanto en los diseños de sistemas como de procesos.

Equipos de medición al vacío Televac para la fabricación de semiconductores Los dispositivos semiconductores modernos se construyen paso a paso, capa a capa, y pueden tener hasta varios cientos de capas en su diseño. Los pasos típicos del proceso de fabricación de un dispositivo semiconductor son: limpiar (la oblea), recubrir (depositar el material deseado), enmascarar y exponer (para modelar la capa), revelar, grabar (el material no deseado), limpiar, implantar, depositar, enmascarar, grabar... enjabonar, enjuagar y repetir según se desee.

Algunos de estos pasos requieren un entorno de vacío para ser eficaces. Un ejemplo es la deposición, como la deposición química en fase de vapor (CVD), la deposición física en fase de vapor (PVD) o alguna de sus variantes (como la CVD a baja presión/LPCVD, la CVD mejorada por plasma/PECVD, la deposición de capas atómicas/ALD, la epitaxia de haz molecular/MBE, etc.), en las que se añaden capas precisas y uniformes de un material a la superficie de la oblea.

Otros ejemplos son el grabado, que requiere vacío para garantizar un control preciso del volumen y el tiempo de permanencia del gas agresivo en la superficie de la oblea, y la implantación de iones (o simplemente "implante"), que utiliza el vacío para reducir el número de interacciones a lo largo de la trayectoria de vuelo de los iones. El estampado, aunque tradicionalmente no se realiza en un entorno de vacío, ha visto los recientes avances tecnológicos de la litografía EUV que permiten utilizar la técnica en la fabricación a gran escala y ha allanado el camino para los dispositivos semiconductores más pequeños y rápidos (los últimos y mejores) que se utilizan hoy en día en los PC de gama alta y los teléfonos móviles.

Las fábricas de semiconductores son enormes; pueden tener el tamaño de muchos campos de fútbol y producen millones de chips al día. Esto significa que todos los equipos deben ser fiables y precisos, ya que los fallos de los equipos y el tiempo de inactividad de las herramientas pueden provocar enormes pérdidas económicas. Además, los productos semiconductores acabados pueden utilizarse en sistemas críticos, por ejemplo en un avión, y los contaminantes presentes en el proceso de fabricación podrían provocar fácilmente un fallo prematuro del componente. Todo esto reitera la importancia de contar con medidores de vacío fiables y precisos en estos sistemas de fabricación de semiconductores.

Históricamente, las fábricas de semiconductores utilizaban calibradores de vacío de iones calientes y de iones calientes desnudos (Bayard-Alpert o BA) por diversas razones. Estos medidores son desechables, de uso limitado, que no pueden limpiarse y requieren ser sustituidos porque se contaminan con el tiempo. Más recientemente, las fábricas de semiconductores han empezado a adoptar los vacuómetros de cátodo frío porque son más resistentes a la contaminación y pueden limpiarse y volver a ponerse en servicio.

Equipos de medición al vacío Televac para la fabricación de semiconductores El más común de los Televac^® solución de calibración al vacío para la fabricación de semiconductores es la Controlador de vacío MX200 junto con el Medidor de vacío de convección 4A para un vacío aproximado de 1000 Torr a 10^-3 Torr, el Medidor de vacío de cátodo frío de 7FC para la medición del alto vacío a partir de 10^-2 a 10^-11 Torr, y un CDG para el control del proceso.

El MX200 es un controlador de vacío altamente configurable, que controla hasta 10 vacuómetros simultáneamente y ofrece una variedad de opciones de comunicación para leer las mediciones de vacío, incluyendo salidas analógicas de 0 a 10 V, comunicaciones RS-232/RS-485 y comunicaciones Ethernet IP. Recuerde que los vacuómetros de cátodo frío pueden limpiarse, y que en algunos casos los vacuómetros permanecen en funcionamiento durante décadas sin ser sustituidos.