Viện Nghiên cứu Tiêu chuẩn và Khoa học Hàn Quốc (KRISS) đã phát triển thành công một hệ thống chẩn đoán tuổi thọ của các bộ phận được sử dụng trong quy trình plasma bán dẫn theo thời gian thực. Dự kiến hệ thống mới này có thể giúp ngăn ngừa trước các hạt tạp chất do ăn mòn các thành phần tạo ra, do đó nâng cao năng suất bán dẫn cũng như tính ổn định và hiệu quả về chi phí của quy trình. Công trình được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Gốm sứ Châu Âu.
Hệ thống thời gian thực để đo tuổi thọ của các thành phần quy trình plasma do KRISS phát triển. Tín dụng: Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và khoa học Hàn Quốc (KRISS)
Quá trình plasma bao gồm việc khắc chính xác bề mặt của một chất nền bán dẫn hoặc lắng đọng một vật liệu cụ thể bằng cách sử dụng khí ion hóa thành trạng thái plasma. Quá trình plasma được coi là một quá trình quan trọng liên quan trực tiếp đến sản lượng bán dẫn vì mẫu mạch trên thiết bị bán dẫn phải được triển khai chính xác và đồng đều trong quá trình plasma để đạt được hiệu suất mục tiêu ở giai đoạn thiết kế.
Các hạt tạp chất mịn được tạo ra trong quá trình plasma có tác động nghiêm trọng đến chất lượng quy trình. Hầu hết các hạt tạp chất được tạo ra khi các bộ phận phủ bên trong của thiết bị quy trình (buồng) tiếp xúc với môi trường plasma và bị ăn mòn. Các hạt rơi vào các tấm wafer đang được xử lý, tạo ra các sản phẩm lỗi và được lắng đọng bên trong buồng của thiết bị, làm giảm hiệu suất quy trình.
Do đó, cần phải chẩn đoán kích thước và số lượng hạt và dự đoán tuổi thọ của các bộ phận được sử dụng trong quy trình plasma; tuy nhiên, không có công nghệ đo thời gian thực. Trong hầu hết các trường hợp, tuổi thọ còn lại của các thành phần được ước tính gián tiếp bằng cách phân tích bề mặt của các tấm wafer được sản xuất hoàn toàn sau quy trình; mặc dù, năng suất giảm và mất chi phí xảy ra do các lỗi quy trình.
Nhóm đo lường vật liệu mới nổi của KRISS đã phát triển một hệ thống đo lường có thể gắn vào thiết bị xử lý plasma để theo dõi trạng thái của các bộ phận bên trong buồng theo thời gian thực. Hệ thống bao gồm một giá đỡ mẫu thử, một thiết bị thu thập và một cảm biến phân tích.
Dữ liệu đo lường hạt ô nhiễm theo thời gian thực thu được từ hệ thống đo lường do KRISS phát triển. Tín dụng: Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và khoa học Hàn Quốc (KRISS)
Bản đồ flo EDS của lớp phủ APS-Y 2 O 3 sau khi khắc plasma Ar/NF 3 /O 2 : (a) Mẫu không khô chân không và (b) mẫu khô chân không. Tín dụng: Tạp chí của Hiệp hội gốm sứ châu Âu (2024). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2024.116919
Sau khi gắn mẫu thử vào bên trong thiết bị, lớp màng của linh kiện bị bong ra do tiếp xúc với plasma sẽ được cảm biến thu lại và phân tích. Hệ thống có khả năng phân tích hàng nghìn hạt mịn có kích thước vài micromet (μm) hoặc nhỏ hơn được tạo ra trong quá trình này, cho phép chẩn đoán tình trạng và tuổi thọ còn lại của linh kiện theo thời gian thực.
Khi hệ thống mới được phát triển được áp dụng cho các địa điểm sản xuất, các bộ phận có thể được thay thế kịp thời trước khi các hạt gây ô nhiễm được tạo ra. Dự kiến tính ổn định và năng suất của quy trình có thể được tăng lên và chi phí do thay thế linh kiện không cần thiết có thể được giảm xuống.
Đặc biệt, trước đây phải mất vài ngày để dừng quy trình, tháo rời thiết bị và phân tích các thành phần để kiểm tra tuổi thọ của chúng, hệ thống mới cho phép người quản lý kiểm tra ngay lập tức dựa trên dữ liệu khách quan bất cứ khi nào họ muốn, điều này cũng có thể giảm tổn thất doanh số do ngừng quy trình.
Hơn nữa, hệ thống mới phát triển này còn đóng vai trò là nền tảng thử nghiệm cho các nhà sản xuất thiết bị và linh kiện bán dẫn tại Hàn Quốc để kiểm tra hiệu suất của nguyên mẫu và thu được kết quả thử nghiệm chính thức.
Nhà nghiên cứu chính Yun, Ju Young thuộc Nhóm đo lường vật liệu mới nổi của KRISS cho biết: "Thông qua việc vận hành một nền tảng thử nghiệm trình diễn, chúng tôi sẽ nâng cao độ tin cậy và khả năng cạnh tranh của các thiết bị và linh kiện được sản xuất tại Hàn Quốc và góp phần nội địa hóa các quy trình sản xuất chất bán dẫn vốn phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị nhập khẩu".
Công nghệ này đã sẵn sàng để thương mại hóa ngay lập tức và đã được chuyển giao cho một công ty thiết bị bán dẫn và đang được sử dụng tại các địa điểm sản xuất chất bán dẫn thực tế.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
