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如何应对十大半导体过滤挑战,第10部分:最大化芯片产量,过滤器颗粒小至1 nm

如今,平均计算机芯片由超过10亿个单独的晶体管组成,这些晶体管需要1,000多个步骤才能组装成工作组件。 为了增加这种复杂性,根据摩尔定律,集成电路中的组件数量大约每18个月增加一倍。 对于半导体芯片制造商而言,这构成了一个充满挑战的环境。

此外,据估计,每片晶圆仅损失一个芯片,每年就可能损失超过1万美元的收入。 并且,故障模具的主要贡献者是与气体一起行进并且可以分布到模具表面上的污染物颗粒。

毫无疑问,随着芯片变得越来越密集,线节点变得越来越小。 仅在几年前,当平均线节点的尺寸为22 nm,并且有一个3纳米的颗粒进入线中时,它还不是表演的制胜法宝。 如今,引起缺陷的粒子可能仅占线节点尺寸的10%。 这意味着,如今,一个2纳米的粒子以有缺陷的模具的形式带来灾难。

我们知道,晶圆工艺技术人员为将芯片成品率提高1%或几分之一而苦苦思索。 在当今的低于28nm的线节点中,许多挑战在于以下事实:即使是最先进的缺陷检查系统也无法检测到由沉积在晶圆表面蚀刻沟槽中的颗粒所引起的随机缺陷。 因此,通常情况下,制造商直到晶圆处理完成才知道有问题。 到那时,该公司已经投入了大量时间,金钱和精力来制造该芯片。

因此,从逻辑上讲,最佳解决方案是确保颗粒永远不会进入处理腔室内和芯片上(或者可替代地,使处理腔室内的颗粒干扰最小化)。 在以后的博客文章中将对此进行更多介绍。

一种经过科学验证的方法来捕获小至1.5 nm的粒子

一年多以前,莫特推出了专门为超高纯度半导体制造工艺设计和制造的气体过滤器,从而为整个行业注入了活力。

这些过滤器在气体流量要求为1至200,000 SLPM(每分钟标准升)的应用中进行了科学测试。 结果表明,他们进行了对数过滤,对低至9 nm的颗粒进行了99.9999999个对数(1.5%)的过滤,并确认了最穿透的80 nm粒径。 简而言之,如果进入该过滤器的一立方英尺气体中存在十亿个颗粒,那么每立方英尺的气体中只有一个颗粒会从过滤器中逸出。

有趣的是,莫特的研究科学家Ken Rubow博士发现,与标准思维相反,它不是捕获难度最大的最小亚微米颗粒–实际上是中等大小的亚微米颗粒。过滤挑战最大的颗粒。

使用深度过滤并利用亚微米颗粒的行为,过滤器设计者知道气流中不同尺寸的颗粒的行为不同。 大颗粒更容易被过滤器捕获,因为它们的尺寸很大。 而且,较小的粒子会通过过滤器的许多曲折路径动态反弹,直到最终被捕获。 但是,中等大小的粒子既没有大小也没有过度运动,因此它们通常是最难以捉摸的。

纳米颗粒过滤的秘诀是什么?

成功捕获粒子的秘诀是设计一种过滤器,其中包含许多复杂的,蜿蜒的路径,具有最佳的捕获表面积。

考虑一下:要成功捕获粒子,您需要足够的时间。 如果粒子通过过滤器的速度过快,则不会产生扩散,这是布朗运动或弹跳效应的结果,因此粒子将无法捕获穿过过滤器的方式。 莫特的过滤器最大限度地延长了颗粒的停留时间,以确保在最小粒度下获得最高的过滤效率; 简而言之,要确保气体以适当的速度流动,以便可以有效地捕获颗粒。 为此,莫特使用多种材料和合金开发了新的金属过滤介质。

莫特(Mott)的新型纤维金属过滤器技术最大程度地提高了过滤器的表面积,从而优化了颗粒收集潜力。 它还设计成通过最大化路径来增加过滤器中颗粒物的曲折路径,并且在不增加比较压降的情况下完成所有这些工作。 莫特的金属纤维介质的压降等于或低于使用特氟龙介质制成的过滤器的压降。

为何防止压力下降很重要? 压降导致驱动压力能量的损失。 发生这种情况时,为了保持足够的流量,技术人员必须在使用点应用中以更高的真空度来操作真空泵,或者在散装气体的应用中以更高的压力来操作压缩泵。 在半导体制造中使用时,大多数气体都非常昂贵,而且如果在操作过程中使用了过多的气体,或者如果气瓶中仍未使用气体,那将是浪费的费用。 另外,由于某些气体是由液相产生的,并且在非常低的蒸气压下运行,因此它们对压降非常敏感。 如果蒸汽输送系统提供的压降过高,则随后的温度下降将使蒸汽发生相变。 向系统添加热量可以帮助减少温度下降,但是使用压力降最小的过滤器可以减少所需的热量。 莫特的金属过滤器可承受高达450°C的温度。

依靠我们成为您成功的合作伙伴

Mott的工程团队渴望为您的应用定制设计一种高效且经济高效的过滤器。 数十年来,我们与全球数十家半导体公司合作,发现当客户在系统设计阶段初期与我们联系时,我们便建立了最富有成效和成功的合作关系。

我们的工程师将与您的团队合作,以确保我们的过滤器性能完全符合您的期望。 我们已经对微粒过滤进行了广泛的研究,以至于Mott的研发科学家共同撰写了有关微粒过滤效率的SEMI F38规范。

Mott 超高纯度过滤器非常适合用于阀歧管箱、气柜、工具隔离气箱和车载气体输送箱。 它们采用 316L 不锈钢、镍或合金 22* 制造——均适用于需要高压和高温的高纯度应用。 事实上,我们的过滤器可以承受高达 450°C 的工作温度。

*合金 22 或 UNS N06022 是一种镍铬钼超级合金,通常称为 Hastelloy® C-22®。

让我们创建一个过滤器来克服您最具挑战性的应用程序

莫特的全系列金属过滤器,节流器和扩散器可在我们的最新产品中找到 半导体产品目录.

如果您在过滤方面遇到更多独特的挑战,请使用下面的按钮向我们发送电子邮件,以安排时间与我们的团队联系。

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由: 凯文·麦格芬

称谓:  高纯产品副总裁