Control de ampollas en tiempo real y detección de fugas en procesos de semiconductores
Los sensores SemiQCM de INFICON ayudan a las fábricas a evitar interrupciones, garantizando una mayor estabilidad del proceso y reduciendo los residuos
En la industria de los semiconductores, la precisión y la uniformidad de los procesos de fabricación son cruciales. Las técnicas de deposición avanzadas, como la deposición química en fase vapor (CVD) y la deposición de capas atómicas (ALD), dependen de las ampollas para almacenar y dispensar precursores con los que formar películas finas con espesores y propiedades exactos. Si una ampolla se agota a mitad del proceso sin que se detecte a tiempo, pueden producirse desuniformidades en la película, defectos y fallos en los dispositivos, poniendo en peligro la integridad de todo un lote de obleas. Estas interrupciones degradan el rendimiento, aumentan los costes de producción y desperdician materiales valiosos.
Un sensor SemiQCM® SR o un sensor SemiQCM® CR de INFICON instalados en la parte delantera de una cámara de CVD de semiconductores pueden detectar fallos en el suministro de precursores en tiempo real. Gracias a la tecnología de microbalanza de cristal de cuarzo, el sensor SemiQCM combinado con el monitor de frecuencia INFICON IMM-200 puede detectar incluso los cambios más leves en las variaciones de masa, proporcionando información en tiempo real sobre la dinámica del flujo de precursores. En algunos casos, cuando el precursor tiene un punto de ebullición elevado, pueden detectarse fallos en el suministro de precursores tras el procesamiento de tan sólo una oblea.
Un gran ejemplo que demuestra este logro es la supervisión de precursores de molibdeno (Mo). Colocando estratégicamente los sensores SemiQCM a lo largo de la línea delantera de las herramientas de procesamiento de semiconductores, donde la temperatura es inferior a la de la cámara de proceso, los sensores pueden detectar cambios en la condensación del vapor precursor de pentacloruro de molibdeno (MoCl5) o dióxido de dicloruro de molibdeno (MoO2Cl2). A medida que el precursor (MoCl5 o MoO2Cl2) se acumula, induce cambios de frecuencia mensurables debido a la masa añadida.
Una caída notable de la frecuencia corresponde a la acumulación de precursor condensado en el sensor SemiQCM, lo que indica la presencia de precursor en el sistema. Por el contrario, una frecuencia estable sugiere que no se está condensando precursor en el sensor, lo que significa que la ampolla está agotada. Al supervisar continuamente estas variaciones de frecuencia, el sensor SemiQCM detecta con precisión el agotamiento del precursor, activando alertas o respuestas automatizadas para mantener la estabilidad del proceso.
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Esta supervisión continua también permite al sensor SemiQCM identificar posibles fugas dentro de la cámara o el sistema de procesamiento, lo que garantiza una mayor estabilidad y fiabilidad del proceso.
En condiciones de fuga, el sensor SemiQCM muestra un desplazamiento de frecuencia más significativo debido a la intrusión de oxígeno (O2) en la línea de gas portador, lo que reduce la presión parcial del precursor (MoCl5 o MoO2Cl2) e interrumpe la deposición. Mientras que la oblea experimenta una grave pérdida de espesor debido a la falta de precursor, cualquier MoCl5 o Mo en el sensor SemiQCM reacciona con el O2, formando un compuesto Mo/O de alta densidad. Esta oxidación aumenta drásticamente la masa detectada, provocando una caída de frecuencia mucho mayor en comparación con las condiciones normales. Este cambio de frecuencia claramente diferente indica un comportamiento anormal del precursor, lo que permite la detección temprana de fugas y la prevención de posibles interrupciones del proceso.
A medida que la fabricación de semiconductores continúa expandiéndose por todo el mundo, la precisión y la consistencia inquebrantables en cada etapa de la fabricación son cruciales. Al aprovechar las ventajas que ofrece un sensor SemiQCM, los fabricantes de semiconductores pueden garantizar la estabilidad del proceso en tiempo real, minimizar los defectos y optimizar la eficiencia de la producción.