
四方光電(武漢)儀器有限公司

已認(rèn)證
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1. 腔室清潔終點精確控制的重要性與挑戰(zhàn)
薄膜沉積(如CVD/ALD)、光刻和刻蝕是半導(dǎo)體制造的三大核心工藝,,其中薄膜沉積作為基礎(chǔ)環(huán)節(jié),,負責(zé)金屬、介質(zhì)及半導(dǎo)體薄膜的制備,。為確保薄膜沉積工藝的穩(wěn)定性,,需定期使用NF?對腔室進行清潔,以去除積聚的聚合物材料,。
精確控制清潔終點至關(guān)重要:
l 清潔不足:殘留沉積物會形成顆粒污染,,導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降
l 過度清潔:增加NF?消耗、延長設(shè)備停機時間并縮短腔室壽命,。
傳統(tǒng)方法依賴經(jīng)驗時間控制清潔終點,,但最佳清潔時間受多變量影響(如沉積厚度、溫度,、壓力,、氣體流量及材料化學(xué)組成),且這些參數(shù)可能隨時間漂移,。因此,,多數(shù)工藝會延長清潔時間以確保清潔,但這也造成了資源浪費,。
2. 腔室清潔終點副產(chǎn)物氣體檢測方法的基本理論
腔室清潔的原理是NF?與沉積物反應(yīng)生成氣體(如SiF?)后通過泵排出,。清潔過程中,SiF?分壓會經(jīng)歷以下變化:
l 初始階段:SiF?分壓急劇上升,;
l 清潔完成:分壓回落至基線水平,。
Johnson等(2004)提出通過質(zhì)譜儀實時監(jiān)測SiF?分壓來確定清潔終點。由于氣體排出存在滯后,,終點定義為SiF?濃度曲線后沿漸近線與基線水平線的交點(圖1),。近年來,紅外氣體傳感器因其實時性和可靠性,,已成為主流檢測手段。
圖1 用于確定清潔終點時間的SiF?濃度曲線(Johnson et al. 2004)
3. 腔室清潔終點檢測設(shè)備的國產(chǎn)化替代需求
2025年3月5日,,國務(wù)院總理在《政府工作報告》中強調(diào)“以科技創(chuàng)新推動關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控",,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被列為國家戰(zhàn)略支柱,。然而,半導(dǎo)體設(shè)備關(guān)鍵部件長期依賴歐美日廠商,,紅外氣體傳感器等核心零部件面臨斷供風(fēng)險,。國產(chǎn)化替代不僅是技術(shù)自主的必然要求,更是保障產(chǎn)業(yè)鏈安全的關(guān)鍵舉措,。
4. 解決方案
四方儀器作為紅外氣體傳感器制造商,,針對薄膜沉積設(shè)備清潔終點檢測需求,推出Gasboard-2060 SiF?紅外氣體傳感器,。
圖2 Gasboard-2060 SiF?紅外氣體傳感器
4.1 技術(shù)優(yōu)勢
l 雙光束紅外(NDIR)技術(shù):采用電調(diào)制光源和集成雙通道探測器,,顯著提升抗干擾能力;
l 環(huán)境適應(yīng)性:通過參考通道補償溫度,、濕度及交叉氣體干擾,,確保測量穩(wěn)定性;
l 高精度:量程0~200 mTorr,,準(zhǔn)確度≤±1.0% F.S.,,響應(yīng)時間T90≤2秒。
圖3 Gasboard-2060 SiF?紅外氣體傳感器光學(xué)結(jié)構(gòu)
4.2 產(chǎn)品性能
實驗室測試顯示,,傳感器的線性準(zhǔn)確度(圖4),、響應(yīng)時間(圖4)、重復(fù)性和檢出限等均滿足CVD腔室清潔的實時監(jiān)測需求,。
表1 Gasboard-2060 SiF?紅外氣體傳感器的技術(shù)參數(shù)
測量原理 | NDIR |
測量氣體 | SiF?,、CF4、SF6,、NF3,、CO2 |
量程范圍 | 0~200 mTorr |
準(zhǔn)確度 | ≤±1.0% F.S. |
重復(fù)性 | ≤±0.5% F.S. |
檢出限(3σ) | ≤±0.5% F.S. |
響應(yīng)時間(T90) | ≤2s |
圖4 Gasboard-2060 SiF?紅外氣體傳感器的線性檢查與響應(yīng)時間檢查
4.3 應(yīng)用案例
實際測試中,Gasboard-2060在重復(fù)清潔過程中表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性(圖6),??蛻舴答伷湫阅芤堰_到或超越進口產(chǎn)品,成功實現(xiàn)清潔終點的精準(zhǔn)控制,,助力CVD設(shè)備技術(shù)升級,。
圖5 CVD腔室結(jié)構(gòu)及紅外傳感器測量點
圖6 CVD設(shè)備2次重復(fù)腔室清潔試驗的Gasboard-2060 SiF?實測數(shù)據(jù)曲線
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