Zusammenarbeit bei der Dichtungsentwicklung zahlt sich bei der Kammerreinigung aus

DPP_IMG-227_CHART_Kalrez_9100_GER

Die Herausforderung

In dem äußerst wettbewerbsintensiven Umfeld der Halbleiterchip-Produktion haben geringere Kosten pro Wafer oberste Priorität. DuPont hat gemeinsam mit Spansion Inc. Fab 25 in Austin, Texas, ein O-Ring-Produkt zur Verlängerung der Betriebszeit von HDP-CVD-Systemen ausgewählt, bei denen aggressive Plasmen zur Kammerreinigung eigesetzt werden.

Dank der damit erreichten erheblichen Verbesserung der Dichtungsleistung konnte Spansion seine Wartungspläne signifikant optimieren und dadurch die Produktivität steigern und die Betriebskosten senken. Spansion ist der weltgrößte Anbieter von Flash-Speicherlösungen für elektronische Geräte.

Die Lösung

Für Roger Sorum, Betriebsingenieur bei Spansion Fab 25, sind Systemverfügbarkeit und Qualität Hauptfaktoren für die Bewahrung eines Wettbewerbsvorteils. Die aggressiven Umgebungsbedingungen, bedingt durch Prozessgase (SiH4, O2, He) und Kammerreinigungsplasma (zweistufiges NF3- und O2-Plasma), verursachten im Bereich der HDP-CVD-Systeme ein Problem. Eine hohe Partikelzahl und Leckagen, auf Grund von Dichtungserosion und bleibender Druckverformung, verursachten Dichtungsprobleme in IMD- und STI-Prozessen. Die geplanten Wartungsintervalle betrugen 90 Tage, aber bereits nach 30 bis 60 Tagen traten Dichtungsprobleme bei der Absperrventil-Kegeldichtung, der Dichtung des Schlitzventil-Schiebers (Slit Valve Door seal) und der MESC-Anschlussflansch-Einsatzdichtung auf. Die Probleme resultierten aus einem Abbau der O-Ringe auf Grund von physischen und chemischen Angriffen der Plasmen.

Beim Austausch der O-Ringe kann es bis zu 12 Stunden dauern, bis das System wieder einsatzbereit und die Waferqualität gesichert ist. Je nach Position der Dichtungen kann sich dies auf die Produktion in einzelnen Kammern oder im gesamten System auswirken. „Die Herausforderung besteht darin, die Verfügbarkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten zu reduzieren“, erläutert Sorum.

Auf der Suche nach Dichtungen mit längerer Lebensdauer bei geringerer Partikelbildung wandte sich Spansion an DuPont. Einige Monate später hatte DuPont einen Prototyp entwickelt.

Nach Bewertung der Testergebnisse wurden Teile für den Vergleich mit konkurrierenden FFKM-Produkten hergestellt. Die Kalrez® 9100 Teile übertrafen die Wettbewerbsprodukte unter allen Prüfbedingungen. In der gemeinsamen Arbeit gelang es dem Team von DuPont und Spansion schneller als erwartet, die Leistung der Kalrez® 9100 Teile auf ein extrem hohes Niveau zu bringen und damit zum Erfolg dieses Prozesses beizutragen.

Die Hauptvorteile

Die Zusammenarbeit ermöglichte:

  1. Aktives Echtzeit-Feedback während der Entwicklung;
  2. Prüfung der Kalrez® 9100 Teile unter anspruchsvollsten Bedingungen;
  3. Ausdehnung der Tests weit über die geplanten Wartungsintervalle hinaus, um neue Standards für die präventive Wartung zu setzen, und dies mit der Zustimmung der Verfahrenstechniker bei Spansion. Derzeit übertrifft die Lebensdauer der Kalrez® 9100 Teile die herkömmlichen, von Spansion vorgesehenen Wartungsintervalle um bis zum 6fachen, so dass die Abstände – je nach Position des Ventils – von 30 auf 180 Tage steigen konnten. Dank der erhöhten Systemverfügbarkeit stieg die Produktionskapazität des Werks um mehr als 20 %, ohne dass zusätzliche Systeme erworben und installiert werden mussten. Spansion setzt Kalrez® 9100 inzwischen auch für andere Systeme in den Bereichen Dünnschichttechnik und Trockenätzung ein – mit durchweg guten Ergebnissen.