Hoe elektromagnetische afscherming te ontwerpen voor een halfgeleidende SiC cleanroom

Elektromagnetische afscherming wordt een belangrijke overweging bij het ontwerp van cleanrooms voor de productie van halfgeleidende SiC-substraten.

Omdat halfgeleidende SiC-substraten een hoge elektrische weerstand hebben, kunnen externe elektromagnetische velden de ladingsverdeling en het elektrische oppervlaktepotentieel beïnvloeden. Een goed afschermingsontwerp kan helpen deze verstoringen te verminderen in gevoelige halfgeleiderprocessen.

Moet de hele cleanroom elektromagnetische afscherming hebben?

Niet noodzakelijk.

Een halfgeleidende SiC cleanroom moet worden onderverdeeld op basis van de blootstellingsomstandigheden van het substraat, de procesgevoeligheid en de elektromagnetische gevoeligheid van de apparatuur.

Wanneer wafers zich in afgesloten dragers bevinden, kan de drager zelf een bepaald niveau van elektromagnetische bescherming bieden. Geleidende polymeermaterialen of met metaal gecoate polymeerstructuren kunnen worden gebruikt voor waferdragers, en de behuizing van de drager moet elektrisch geaard zijn.

Zodra wafers uit de drager worden gehaald en direct worden blootgesteld aan de cleanroomomgeving, wordt afscherming op gebouwniveau belangrijker.

Kritieke gebieden voor elektromagnetische afscherming

Fotolithografiegebied

Na het aanbrengen van de fotoresist kan het substraatoppervlak bijzonder gevoelig worden voor variaties in het elektrische potentieel. Elektromagnetische afscherming kan helpen de uniformiteit van de coating en de nauwkeurigheid van de lithografie te handhaven.

CMP-gebied

Regeling van het oppervlaktepotentieel is belangrijk voor het handhaven van stabiel slurrygedrag en consistente polijstprestaties.

Inspectiegebied

Elektronenbundel- en ionenbundelinspectiesystemen zijn zeer gevoelig voor elektromagnetische verstoringen. Onafhankelijke afschermingsbescherming wordt daarom aanbevolen voor kritieke inspectiegebieden.

Veelvoorkomende afschermingsstructuren

Cleanroom elektromagnetische afschermingsstructuren kunnen omvatten:

• Metalen platen
• Metaalgaaslagen
• Ingebouwde geleidende afschermingsstructuren

Deze structuren kunnen worden geïnstalleerd in muren, plafonds en vloeren.

Veelvoorkomende afschermingsmaterialen zijn onder meer:

• Koperfolie
• Gegalvaniseerde staalplaten
• Roestvrijstalen platen

De dikte en structuur van de afschermingslaag moeten worden geselecteerd op basis van de vereiste afschermingseffectiviteit en het beoogde frequentiebereik.

Doelafschermingseffectiviteit

Verschillende frequentiebereiken vereisen verschillende afschermingsdoelen.

De werkelijke doelen moeten worden bepaald op basis van de vraag of elektromagnetische blootstelling bij specifieke frequenties voldoende geïnduceerde lading kan genereren om de processtabiliteit of opbrengst te beïnvloeden.

Handhaven van afschermingscontinuïteit

Een afschermingslaag is alleen effectief wanneer de elektrische continuïteit goed is onderhouden.

Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn onder meer:

• Geleidende pakkingen of geleidende kleefbanden bij paneelverbindingen
• Overlappende afschermingsstructuren van ten minste 50 mm
• Golfgeleidende ventilatievensters voor openingen
• Geleidende afdichtingsstrips op deuren
• Elektrisch contact over de volledige omtrek tussen deurkozijnen en afdichtingsstrips

Kleine discontinuïteiten, openingen of slecht ontworpen openingen kunnen de algehele afschermingsprestaties verminderen.

Aarden van het afschermingssysteem

De afschermingslaag moet een aardingssysteem met lage impedantie gebruiken met enkelvoudige aarding.

Een aanbevolen aardingsweerstand is ≤1 Ω.

Meerdere aardingspunten kunnen aardlussen creëren. Geïnduceerde stromen die door deze lussen lopen, kunnen secundaire magnetische velden genereren en de effectiviteit van het afschermingssysteem verminderen.

Conclusie

Effectieve elektromagnetische afscherming voor de productie van halfgeleidende SiC is niet zomaar een kwestie van metalen panelen toevoegen aan een cleanroom.

Een succesvol ontwerp moet afschermingsmaterialen, structurele continuïteit, openingen, deuren, aarding, waferdragers en proceszonering integreren.

Door afschermingsmiddelen te richten op fotolithografie, CMP en inspectiegebieden, kunnen halfgeleiderfabrikanten een meer gerichte elektromagnetisch gecontroleerde omgeving creëren, terwijl onnodige afscherming in de hele faciliteit wordt vermeden.