Mesure du vide pour les semi-conducteurs

Les semi-conducteurs sont les dispositifs de prise de décision (logique) et de stockage de données (mémoire) qui animent et soutiennent le monde technologique moderne. Depuis leurs origines dans l'informatique à grande échelle, ils se sont étendus aux ordinateurs personnels, aux ordinateurs portables, aux téléphones cellulaires, aux automobiles et même aux laveuses, sécheuses et autres appareils ménagers. Construits à partir de la technologie des premiers transistors (qui mesuraient plusieurs pouces d'un bout à l'autre), les dispositifs semi-conducteurs modernes ont connu d'étonnantes réductions de taille et leurs nœuds se mesurent désormais en nanomètres (soit 10-9 mètres) !

Équipement de jaugeage sous vide Televac pour la fabrication de semi-conducteurs

Alors que la taille des nœuds continue de diminuer (voir la loi de Moore), la contamination dans l'environnement de fabrication est devenue un défi plus important. Des particules microscopiques, tant organiques qu'inorganiques, peuvent contaminer les surfaces des plaquettes, endommageant les dispositifs et réduisant les rendements de production. C'est l'une des raisons pour lesquelles les salles blanches existent et que les travailleurs sont tenus de porter des combinaisons de salle blanche.

De même, de nombreuses étapes du processus de production nécessitent un environnement sous vide pour réduire la contamination du processus par des gaz indésirables. Afin de s'assurer que le niveau de vide requis est atteint et maintenu, des capteurs de mesure de basse pression / jauges à vide sont intégrés dans la conception des systèmes et des processus.

Équipement de jaugeage sous vide Televac pour la fabrication de semi-conducteurs Les dispositifs à semi-conducteurs modernes sont construits étape par étape, couche par couche, et peuvent compter jusqu'à plusieurs centaines de couches dans leur conception. Les étapes habituelles du processus de fabrication d'un dispositif à semi-conducteurs sont les suivantes : nettoyage (de la tranche), revêtement (dépôt du matériau souhaité), masquage et exposition (pour structurer la couche), développement, gravure (du matériau indésirable), nettoyage, implantation, dépôt, masquage, gravure... mousse, rinçage et répétition à volonté.

Un certain nombre de ces étapes nécessitent un environnement sous vide pour être efficaces. Un exemple est le dépôt, comme le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt physique en phase vapeur (PVD), ou une variante de ceux-ci (comme le CVD basse pression/LPCVD, le CVD amélioré par plasma/PECVD, le dépôt en couche atomique/ALD, l'épitaxie par faisceau moléculaire/MBE, etc.) où des couches précises et uniformes d'un matériau sont ajoutées à la surface de la tranche.

Parmi les autres exemples, citons la gravure, qui nécessite le vide pour assurer un contrôle précis du volume et du temps de séjour du gaz agressif sur la surface de la tranche, et l'implantation ionique (ou simplement "implant"), qui utilise le vide pour réduire le nombre d'interactions le long de la trajectoire de l'ion. Le modelage, bien que traditionnellement non réalisé dans un environnement sous vide, a connu des avancées technologiques récentes dans la lithographie EUV qui permettent d'utiliser cette technique dans la fabrication à grande échelle et qui ont ouvert la voie aux dispositifs à semi-conducteurs les plus petits et les plus rapides (les plus récents et les meilleurs) utilisés aujourd'hui dans les PC haut de gamme et les téléphones mobiles.

Les fabs de semi-conducteurs sont énormes ; elles peuvent avoir la taille de plusieurs terrains de football et produisent des millions de puces par jour. Cela signifie que tous les équipements doivent être fiables et précis, car les pannes d'équipement et les temps d'arrêt des outils peuvent entraîner d'énormes pertes financières. En outre, les produits semi-conducteurs finis peuvent être utilisés dans des systèmes critiques, par exemple dans un avion, et les contaminants présents dans le processus de fabrication pourraient facilement entraîner une défaillance prématurée du composant. Tout ceci réaffirme l'importance de jauges à vide fiables et précises dans ces systèmes de fabrication de semi-conducteurs.

Historiquement, les fabs de semi-conducteurs utilisaient des jauges à vide à ions chauds et à ions chauds nus (Bayard-Alpert ou BA) pour diverses raisons. Ces jauges sont des jauges jetables, à usage limité, qui ne peuvent pas être nettoyées et doivent être remplacées car elles se contaminent avec le temps. Plus récemment, les fabriques de semi-conducteurs ont commencé à adopter des jauges à vide à cathode froide, car elles sont plus résistantes à la contamination et peuvent être nettoyées et remises en service.

Équipement de jaugeage sous vide Televac pour la fabrication de semi-conducteurs Le Televac le plus courant^® La solution de jaugeage sous vide pour la fabrication de semi-conducteurs est la suivante Contrôleur de vide MX200 ainsi que le 4A Jauge à vide à convection pour un vide grossier de 1000 Torr à 10^-3 Torr, le Jauge à vide à cathode froide 7FC pour la mesure du vide poussé à partir de 10^-2 à 10^-11 Torr, et un CDG pour le contrôle du processus.

Le MX200 est un contrôleur de vide hautement configurable, contrôlant jusqu'à 10 jauges à vide simultanément et offrant une variété d'options de communication pour lire les mesures de vide, notamment des sorties analogiques de 0 à 10 V, des communications RS-232/RS-485 et des communications IP Ethernet. N'oubliez pas que les jauges à vide à cathode froide peuvent être nettoyées. Dans certains cas, les jauges restent en service pendant des décennies sans être remplacées.