Misurazione del vuoto per semiconduttori

I dispositivi a semiconduttore sono i dispositivi decisionali (logica) e di archiviazione dei dati (memoria) che guidano e supportano il mondo tecnologico moderno. Dalle loro origini nell'informatica su larga scala, si sono espansi fino ai personal computer, ai computer portatili, ai telefoni cellulari, alle automobili e persino alle lavatrici, alle asciugatrici e ad altri elettrodomestici. Costruiti sulla base della tecnologia dei primi transistor (che misuravano diversi pollici da un'estremità all'altra), i moderni dispositivi a semiconduttore hanno visto un'incredibile riduzione delle dimensioni e ora hanno nodi che si misurano in nanometri (cioè 10-9 metri)!

Apparecchiature di misura sotto vuoto Televac per la produzione di semiconduttori

Con la continua riduzione delle dimensioni dei nodi (vedi legge di Moore), la contaminazione nell'ambiente di produzione è diventata una sfida sempre più grande. Le particelle microscopiche, sia organiche che inorganiche, possono contaminare le superfici dei wafer danneggiando i dispositivi e riducendo la resa produttiva. Questo è uno dei motivi per cui esistono le camere bianche e per cui i lavoratori devono indossare tute per le camere bianche.

Allo stesso modo, molte fasi del processo produttivo richiedono un ambiente sotto vuoto per ridurre la contaminazione del processo da parte di gas indesiderati. Per garantire il raggiungimento e il mantenimento del livello di vuoto richiesto, i sensori di misurazione della bassa pressione e i vacuometri sono incorporati nei progetti dei sistemi e dei processi.

Apparecchiature di misura sotto vuoto Televac per la produzione di semiconduttori I moderni dispositivi a semiconduttore sono costruiti passo per passo, strato per strato, e possono avere fino a diverse centinaia di strati nel loro design. Le fasi tipiche del processo di produzione di un dispositivo a semiconduttori sono: pulire (il wafer), rivestire (depositare il materiale desiderato), mascherare ed esporre (per modellare lo strato), sviluppare, incidere (il materiale indesiderato), pulire, impiantare, depositare, mascherare, incidere... insaponare, sciacquare e ripetere a piacere.

Alcune di queste fasi richiedono un ambiente sotto vuoto per essere efficaci. Un esempio è la deposizione, come la deposizione chimica da vapore (CVD), la deposizione fisica da vapore (PVD) o alcune varianti di queste (come la CVD/LPCVD a bassa pressione, la CVD/PECVD potenziata al plasma, la deposizione di strati atomici/ALD, l'epitassia a fascio molecolare/MBE, ecc.

Altri esempi sono l'incisione, che richiede il vuoto per garantire un controllo preciso del volume e del tempo di permanenza del gas aggressivo sulla superficie del wafer, e l'impianto di ioni (o semplicemente "impianto") che utilizza il vuoto per ridurre il numero di interazioni lungo la traiettoria di volo degli ioni. La modellazione, pur non essendo tradizionalmente eseguita in un ambiente sotto vuoto, ha visto i recenti progressi tecnologici della litografia EUV che hanno permesso di utilizzare questa tecnica nella produzione su larga scala e hanno aperto la strada ai dispositivi a semiconduttore più piccoli e più veloci (gli ultimi e i più grandi) utilizzati oggi nei PC e nei telefoni cellulari di fascia alta.

Le fabbriche di semiconduttori sono enormi: possono essere grandi come molti campi da calcio e producono milioni di chip al giorno. Ciò significa che tutte le apparecchiature devono essere affidabili e precise, perché i guasti alle apparecchiature e i tempi di inattività degli strumenti possono comportare enormi perdite finanziarie. Inoltre, i prodotti semiconduttori finiti possono essere utilizzati in sistemi critici, ad esempio su un aereo, e i contaminanti presenti nel processo di produzione potrebbero facilmente portare a un guasto prematuro del componente. Tutto ciò ribadisce l'importanza di misuratori di vuoto affidabili e precisi in questi sistemi di produzione di semiconduttori.

Storicamente, le fabbriche di semiconduttori hanno utilizzato misuratori di vuoto a ioni caldi e a ioni caldi nudi (Bayard-Alpert o BA) per una serie di motivi. Si tratta di misuratori usa e getta, di uso limitato, che non possono essere puliti e che devono essere sostituiti in quanto i misuratori si contaminano nel tempo. Più di recente, le fabbriche di semiconduttori hanno iniziato ad adottare misuratori di vuoto a catodo freddo perché sono più resistenti alla contaminazione e possono essere puliti e rimessi in servizio.

Apparecchiature di misura sotto vuoto Televac per la produzione di semiconduttori Il più comune Televac^® La soluzione di misura in vuoto per la produzione di semiconduttori è il Controllore di vuoto MX200 insieme al Manometro a convezione 4A per vuoto spinto da 1000 Torr a 10^-3 Torr, il Calibro per vuoto a catodo freddo 7FC per la misura del vuoto spinto da 10^-2 a 10^-11 Torr, e un CDG per il controllo del processo.

L'MX200 è un controllore del vuoto altamente configurabile, che controlla fino a 10 vacuometri contemporaneamente e offre una varietà di opzioni di comunicazione per la lettura delle misure del vuoto, tra cui uscite analogiche da 0 a 10 V, comunicazioni RS-232/RS-485 e comunicazioni Ethernet IP. Ricordate che i vacuometri a catodo freddo possono essere puliti e in alcuni casi rimangono in funzione per decenni senza essere sostituiti.