Ir-Riskju tal-Kontaminazzjoni tal-Metall fil-Vaporizzaturi TMA
Vaporizzaturi tat-trimetilaluminju (TMA) għal depożizzjoni ta 'saff atomiku (ALD) f'50 grad u 500 mbar jeħtieġu purità estrema. Ħiters PFA jistgħu jħallu traċċi ta 'metalli (Al, Fe, Cu) fil-fwar TMA, u jikkontaminaw films depożitati. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) tkejjel il-livelli ta' residwi ta' katalizzatur fuq uċuħ tal-PFA. Analiżi kwantitattiva minn 10 manifatturi tal-għodda ALD turi li PFA b'kontenut tal-metall XPS taħt 0.1 at% lissija<0.5 ppb metals after 3000 hours, while PFA with >0.5 at% leaches >5 ppb, li tikkawża difetti fil-film ALD.
Mekkaniżmu tal-Lissija tal-Metall u Sejbien XPS
Il-PFA fih katalizzatur tal-polimerizzazzjoni residwu (kromju, nikil, ħadid) u aluminju mill-ħitan tar-reattur. Dawn il-metalli jinfirxu mal-wiċċ maż-żmien u huma estratti mill-fwar TMA (li jaġixxi bħala aġent ta 'tnaqqis qawwi). XPS ikejjel il-konċentrazzjoni tal-metall tal-wiċċ (% atomiku). Ir-rata ta 'lissija tikkorrelata mal-kontenut tal-metall tal-wiċċ, mhux bl-ingrossa.
| PFA Grad | Kontenut tal-metall tal-wiċċ XPS (f'%) | Al Leached (ppb) | Fe Leached (ppb) | Cu Lissija (ppb) | Żieda fir-Reżistenza tal-Film ALD (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ultra-pur (fluworinat) | <0.05 | 0.2 | 0.1 | 0.05 | <0.5% |
| Purità għolja-(fdal baxx) | 0.1-0.2 | 0.8 | 0.4 | 0.2 | 1% |
| Kummerċjali standard | 0.3-0.5 | 3 | 1.5 | 0.8 | 3-5% |
| Grad tal-ekonomija | 0.5-1.0 | 8 | 4 | 2 | 10-15% |
| Riċiklat/itħan mill-ġdid | >1.0 | 20 | 10 | 5 | >25% |
Protokoll tal-Kejl XPS għaċ-Ċertifikazzjoni tal-Heater
L-analiżi XPS tal-uċuħ tal-heater PFA wara t-tindif tas-solvent (biex titneħħa l-kontaminazzjoni tal-wiċċ) għandha tkejjel:
| Element | Livell Aċċettabbli (f'%) għall-Grad ALD | Jindunabbli minn XPS? | Sors Tipiku |
|---|---|---|---|
| Aluminju (Al 2p) | <0.05 | Iva | Ħitan tar-reattur |
| Ħadid (Fe 2p) | <0.02 | Iva | Katalizzatur |
| Kromju (Cr 2p) | <0.02 | Iva | Katalizzatur |
| Nikil (Ni 2p) | <0.02 | Iva | Katalizzatur |
| Ram (Cu 2p) | <0.01 | Iva | Kontaminazzjoni |
Evoluzzjoni tal-Metall tal-wiċċ matul iż-żmien
PFA frisk għandu kontenut baxx ta 'metall tal-wiċċ. Matul espożizzjoni TMA ta '3000 siegħa, il-metalli jinfirxu mal-wiċċ. Għal PFA standard:
| Ħin ta' Espożizzjoni | Metall tal-wiċċ XPS (f'%) | Kumulattiv Al Leached (ppb) | Aċċettabbli għal ALD? |
|---|---|---|---|
| 0 sigħat | 0.08 | 0 | Iva (inizjali) |
| 500 siegħa | 0.15 | 1 | Iva |
| 1000 siegħa | 0.25 | 2 | Marġinali |
| 2000 siegħa | 0.40 | 4 | Nru |
| 3000 siegħa | 0.60 | 8 | Nru |
Għal PFA ultra-pura, il-metall XPS jibqa' taħt 0.1 at% għal 5000+ sigħat.
TMA Purità u Aċċelerazzjoni tal-Lissija
Purità TMA ogħla (kontenut aktar baxx ta 'stabilizzatur) iżid il-lissija minħabba li stabilizzaturi (triethylamine) jistgħu passivate l-uċuħ. Għal TMA ta 'grad elettroniku (purità 6N, l-ebda amina), ir-rata ta' lissija hija 2x ogħla milli għal TMA ta 'purità aktar baxxa b'amini. Għal applikazzjonijiet ALD li jużaw 6N TMA, speċifika PFA ultra-pura biss.
Ħxuna tal-ħajt u Rata ta' Lissija
Lissija huwa fenomenu tal-wiċċ; iż-żieda fil-ħxuna tal-ħajt ma tnaqqasx l-estrazzjoni tal-metall. Għal PFA standard b'ħitan ta '2.0mm vs. 3.0mm, ir-rata ta' lissija għal kull unità ta 'żona hija identika minħabba li s-sors tal-metall huwa konċentrazzjoni fil-wiċċ, mhux diffużjoni bl-ingrossa. Ħitan eħxen ma jipprovdu l-ebda benefiċċju għall-purità; minflok, speċifika PFA ultra-pura b'ħitan irqaq (1.5-2.0mm) biex tnaqqas l-erja tal-wiċċ u l-lissija assoċjata.
Proċedura ta' -Lissija (Ħruq-Fi).
Biex tnaqqas ir-rilaxx inizjali tal-metall, wettaq -lissija minn qabel: imla l-heater b'TMA f'60 grad għal 100 siegħa, armi t-TMA, imbagħad installa. Dan inaqqas il-lissija sussegwenti bi 80% għal PFA standard u 50% għal PFA ultra-pura. Għal għodod ALD, speċifika -ħiters lissija minn qabel b'ċertifikazzjoni.
Gwida ta' Speċifikazzjoni għal Vaporizzaturi ALD TMA
Għal vaporizzaturi TMA f'50 grad , 500 mbar, speċifika PFA ultra-pura b'kontenut tal-metall tal-wiċċ XPS taħt 0.1 at% (total Al+Fe+Cr+Ni+Cu). Jeħtieġ ċertifikazzjoni tal-fornitur tal-analiżi XPS fuq kampjuni tal-lott tal-produzzjoni. Speċifika l--lissija minn qabel b'TMA f'60 grad għal 100 siegħa. Għall-ħxuna tal-ħajt, 1.5mm huwa adegwat biex jimminimizza l-erja tal-wiċċ. Għal applikazzjonijiet ALD kritiċi (DRAM, apparat loġiku), jeħtieġ kampjunar TMA trimestrali għall-analiżi tal-metall ICP-MS, li tissostitwixxi ħiters meta Al jaqbeż 1 ppb. Il-primjum għal PFA ultra-pura (50-100% fuq l-istandard) huwa ġġustifikat billi jipprevjeni l-kontaminazzjoni tal-film ALD fil-manifattura tas-semikondutturi fejn lott wieħed ikkontaminat jiswa $100,000-1,000,000. Għal sistemi ALD R&D, PFA ta 'purità għolja b'lissija minn qabel jista' jkun aċċettabbli.
