半絶縁型シリコン基板のクリーンルームには 電気磁気シールドが必要になるのはなぜですか?

半断熱型SiC基板は,通常,1×107 Ω·cm広く使用されています5G RF パワーアンプ,高周波装置,ベースステーション部品半絶縁基板は電磁気干渉 (EMI) と静電蓄積に対する反応が異なる..

したがって,半絶縁型SiC基板の製造のために設計されたクリーンルームは,従来の汚染管理だけでなく,追加の電気磁気遮蔽対策プロセスの安定性と装置の出力を確保する.

1半絶縁型SiC基板における電磁感度源

半断熱型SiC基板は,バナジウム補償ドーピングあるいは固有欠陥補償のメカニズム深層不純物や結晶欠陥の濃度と分布は,基板全体における抵抗性の均一性に影響を及ぼします.

処理と検査中に,基板は周囲の環境によって発生する電磁場にさらされます.これらの外部の電磁場は,半絶縁型SiC基板内の電荷の再配分を誘発することができます..

クリーンルーム内の潜在的な電磁源は以下の通りです

• 変頻駆動装置 (VFD)
• モーターと運動制御システム
• 扇風機フィルターユニット (FFU)
• イオン化剤
• 照明用バルラスト
• ワイヤレス通信装置

これらの源は電磁場を生成します50 Hz の電源周波数場から GHz レベルの RF 信号.

交流電磁場にさらされたとき,誘発電荷と局所電流効果は基板の表面電力を変化させる.

基板表面ポテンシャルの変化は,下流半導体プロセスに影響を与える可能性がある.

• フォトリトグラフィー
  半断熱型SiC基板は光抵抗性コーティングのキャリアとして機能する.不均一な表面ポテンシャルは光抵抗性の拡散行動に影響を与え,コーティング厚さの変動を引き起こす.
• 化学メカニカルプラナライゼーション (CMP):
  表面ポテンシャルの変化は,磨砂粒子の吸着と基板表面とのスローリ相互作用に影響し,磨きの均一性に影響を与える.
• 検査手順:
  電子線とイオン線検査システムは電磁波乱に敏感である.表面電位波動は画像の精度と測定安定性を低下させる.

2電気磁気遮蔽領域の選択

半断熱型SiC基板のクリーンルームは,施設全体に電磁遮蔽を必要としない.遮蔽要件は,以下のとおり決定されるべきである.

• 基板への露出条件
• プロセスの敏感性
• 装置の電磁感受性

基板が密閉されたウェッファーキャリアの中に残ると,キャリア自体も一定の電磁性保護を提供します.

ウェーファーキャリアは,以下のものを使用することができる.

• 導電性ポリマー材料
• 金属で覆われたポリマー構造物

キャリアハウジングも電気的に接地されるべきです.

しかし,基質がキャリアから取り去られ,クリーンルーム環境に直接暴露されると,クリーンルームのシールド構造によって電磁的な保護が提供されなければならない.

次の領域は電磁シールドを優先する必要があります.

フォトリトグラフィー領域

光抵抗性コーティングの後,基板表面は電力の変化に非常に敏感になる.電磁シールドはコーティングの均一性とリトグラフィーの精度を維持するのに役立ちます.

CMP エリア

表面ポテンシャル制御は,安定したスローリング動作と磨きの一貫性を維持するために重要です.

検査区域

電子線とイオン線検査装置は電磁気干渉に非常に敏感である.独立したシールド保護が推奨される.

比較として基板の貯蔵エリアと転送廊下は,通常,低遮蔽要求がある. 輸送と貯蔵中に基板は電磁遮蔽型キャリアの中に残っているため..

3電気磁気遮蔽層設計

クリーンルーム電磁遮蔽構造は,通常,以下を使用する.

• 金属プレート
• 金属網の層
• 組み込まれた導電性遮蔽構造物

壁や天井や床に設置されています

一般的な遮蔽材料には以下のものがあります.

• 銅製のフィルム
• 金属鋼板
• ステンレス鋼板

遮蔽材料の厚さと構造は,必要な遮蔽効果に応じて決定される.

標的遮蔽の効果

遮断性能は,異なる周波数範囲によって指定されるべきである.

目標値は,特定の周波数の電磁被曝がプロセス出力を影響する十分な誘導電荷を生成できるかどうかに基づいて決定される.

遮断層の電気連続性

遮断構造は連続的な電導性を維持しなければならない.

要求事項には,以下のものがある.

• 遮断パネルの接頭には導電性パネルまたは導電性テープが使用されるべきです.
• 横接する幅は ≥50 mm でなければならない.
• 遮断構造の開口には波導換気窓が使用されるべきである.
• ドアには導電性シールストラップを装備する必要があります.
• ドアフレームとシールストリップは,閉ざされたとき,全周辺の電気接触を維持しなければならない.

接地設計

遮蔽層は単点接地.

推奨された接地条件:

• 低阻力接地システム
• 地面抵抗 ≤1 Ω

複数の接地点は接地回路を作り出す可能性がある.接地回路内の誘導電流は二次磁場を生成し,全体の遮蔽効果を低下させる.

4クリーンルーム内の電磁気汚染源の管理

クリーンルーム内の電気機器は 電磁気干渉の主要な源です

潜在的EMI源には以下のものがあります.

• FFUモーター
• イオン化剤
• ワイファー転送モーター
• 照明用バルラスト

遮蔽区域内に設置された機器は電磁気排出量評価を受けるべきである.

推奨する機器の選択:

FFUシステム

使用ブラシのない直流モーター電気磁気排出量を減らすために

イオン化剤

高周波電磁騒音を生む可能性があるパルス交流電離機ではなく安定DC電離機を使用する.

照明システム

流光ランプの電源を最小限に抑えるために,DCドライバを搭載したLED照明を使用する.

設備の接地とケーブルの遮断

設備の金属の囲いには 接地が必要です

適切な固定:

• 機器の表面からの電磁放射線を減らす
• 静電電荷の蓄積を防止する

推奨されるケーブル管理:

• 電源ケーブル: 両端が接地された遮断ケーブル
• シグナルケーブル: 片端の接地付きの,折りたたみのペアで遮断されたケーブル

5静電制御と電磁シールドの調整

半絶縁型SiC基板の静電蓄積は電磁シールドと密接に関連している.

表面電磁電荷は局所的な電場を生成することができる.外部の電磁場と組み合わせると,これらの効果は表面潜在的な不均一性を増加させる.

イオン化器とシールド調整

遮蔽区域内の電離装置は,遮断接地システムとともに設計されなければならない.

イオン化器 は,表面 の 電荷 を 中和 する イオン の ペア を 生み出す.この 過程 中,イオン が 遮蔽 構造 に 向かっ て 移動 する と,小さな 電流 が 生じ ます.

これらの電流は,一般的には,接地システムで測定可能な電圧低下を発生させないが,イオン化器の配置は,次のことを確保すべきである.

• 基板処理領域の完全なイオン覆い
• 遮断面への直接的なイオン空気の流れがない

統一接地システム

次の接地システムは,共通の接地ネットワークを共有すべきである.

• 電気磁気遮断接地
• 装置の固定
• ESD 保護の接地
• クリーンルームの準潜在接地

独立した接地システム間の潜在的な差異は,接地電流を生成することができる.これらの電流は,遮蔽構造の内部に磁場を作り,遮蔽性能を低下させる.

6電子磁気シールドの有効性の検証

設置後,シールドシステムは電磁シールド効果試験を受けなければならない.

試験頻度範囲には以下のものが含まれる.

• 電源周波数磁場
• RF電場
• マイクロ波周波数

測定点には以下の点が含まれます.

• シールドパネルの接頭
• ドアの隙間
• オープンエリア
• 重要なプロセスの場所

試験方法

遮蔽効果試験基準によると:

1. 送信アンテナは遮蔽区域の外に設置されています
2. 受信アンテナは 内部の複数の点で電磁場強度を測定します
3. 標的のシールドレベルを満たさない場所は 特定され強化されます
4. 検証試験は改善後に行われる.

定期的な再検査

遮蔽効果は,次の原因により,時間とともに低下します.

• 導電性密封器の老化
• ドアシールの弾性喪失
• 関節の機械的劣化

再試験サイクルは,次の基準で決定する.

• 基板の電磁感度
• シールド材料の老化特性

典型的な頻度:

1~2年に一度

7クリーンルームのゾーニングとシールド要件

8結論

半絶縁型SiC基板の高抵抗性により,クリーンルーム環境における電磁干渉や静電蓄積に敏感になります.

基板表面ポテンシャルの変動は,次のことに影響する.

• 光耐性コーティングの均一性
• CMP ポーリング 安定性
• 電子ビーム検査の精度

したがって,電気磁気遮蔽の要件は,プロセス感度に応じて定義されるべきである.

重要な分野として:

• フォトリトグラフィーゾーン
• CMP地域
• 検査区域

建物レベルの電磁シールド構造を組み込む必要があります.

遮蔽効果の目標値は,電源周波数,RF,マイクロ波範囲については別々に指定されるべきである.遮断構造は電気連続性を維持し,単点接地を採用する必要があります..

内部の電磁汚染源は,機器の選択,接地設計,ケーブル遮蔽管理によって制御されるべきである.

電気磁気遮断と静電保護は,統一された接地ネットワークを持つ統合システムとして設計されなければならない.遮蔽効果を検証し,長期間のプロセス安定性と半導体出力性能を保証するために定期的に再テストする必要があります..