EN
Ինչպես բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորը նվազեցնում է աղտոտման վտանգները
Բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորի կրիտիկական դերը առաջադեմ կիսահաղորդիչների արտադրամասերում
2 նմ և 3 նմ կիսահաղորդիչների հանգույցներում խառնուրդների նկատմամբ զգայության աճ
Երբ մենք անցնում ենք այդ մանր 2 նմ և 3 նմ տեխնոլոգիական հանգույցներին, կիսահաղորդիչների արտադրամասերը լուրջ աղտոտման խնդիրների են հանդիպում: Ամեն 10^12 գոլորշու մասնիկներից մեկ հիդրոկարբոնատ մոլեկուլը բավական է, որպեսզի վնասվի սարքը: Ավելի հին 7 նմ և ավելի մեծ հանգույցների դեպքում արտադրողները կարող էին դիմանալ խառնուրդներին միլիարդավոր մասերի մակարդակով: Սակայն այժմ 3 նմ արտադրության դեպքում նրանք անհրաժեշտ են մաքրության մակարդակ տրիլիոնավոր մասերի չափով: Դա նշանակում է մոտ հազար անգամ ավելի մաքուր լինել, քան ավելի վաղ: Ինչո՞ւ այդքան խիստ պահանջներ: Դիտեք այդ տրանզիստորների դարպասները, որոնք այսօր միայն 12-ից 15 սիլիցիումի ատոմներ են կազմում: Նույնիսկ ամենափոքր խառնուրդները անգստրոմային մակարդակում խաթարում են քվանտային թունելային էֆեկտները և վտանգավոր են դարպասի օքսիդների ամբողջականության համար, ինչը էությամբ նշանակում է, որ սարքերը այլևս ճիշտ չեն աշխատում:
Ինչպես բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորը ապահովում է մոլեկուլային մակարդակի մաքրությունը
Այսօր բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները մոլեկուլային մակարդակով մաքրության անհավատալի մակարդակների են հասնում եռակի թորման գործընթացների և այդ հիանալի ավելի քան ցածր մասնիկային ֆիլտրների շնորհիվ, որոնք աշխատում են մինչև 0.001 միկրոն: Այդ համակարգերը գործնականում հեռացնում են գրեթե բոլոր վնասակար նյութերը՝ իրենց 99.9999% -ից ավելի իոնների, օրգանական միացությունների, մետաղների և այլնի հեռացում: Սա շատ կարևոր է, երբ գոլորշին շփվում է արտադրության ընթացքում լուսամիտ պատվասիրական ծածկույթների կամ սիլիցիումե թիթեղների հետ: Որոշ նորագույն համակարգեր ամրագրված իրական ժամանակի հսկողությամբ ապահովված են զանգվածային սպեկտրոսկոպիայի տեխնոլոգիայով, որպեսզի վերահսկեն աղտոտվածության մակարդակը և այն պահեն 5 միլիարդում մեկից էլ ցածր: Իրականում սա համատեղելի է, քանի որ այդ մեքենաները պետք է համապատասխանեն այն արդյունաբերություն 4.0-ի խելացի արտադրության ստանդարտներին, որոնք այսօր շատերն են քննարկում:
Ծրագրի օրինակ՝ տեղադրում 3նմ հանգույցի արտադրամասում
Մեկ խոշոր միկրոչիփերի արտադրող ընկերություն արձանագրեց ապրանքանիշերի թերությունների կտրուկ նվազում, երբ օքսիդացման և աննելինգի գործընթացներում տեղադրեց այս բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները: Իրական տարբերություն ստեղծող գործոնը համակարգի փակ օղակի կառավարման մեխանիզմն էր, որն ապահովում էր գոլորշու հաղորդականության մակարդակը շուրջ 0,055 միկրոսիմենս/սմ: Սա իրականում նախորդ համակարգերի կողմից ցուցաբերված արդյունքի կեսն է: Արդյունքում, 3նմ FinFET դարպասների ստեղծման ընթացքում արտադրողականությունը բարձրացել էր 12%: Բոլոր այդ միջոցառումների իրականացումից հետո մասնիկների քանակը կազմում էր ընդամենը 0,2 մասնիկ/մլ 0,1 միկրոնից մեծ կամ հավասար չափով: Այս արդյունքները գերազանցում էին այդ առաջատար արտադրական հանգույցների համար պահանջվող SEMI F57 ստանդարտները, ինչը ցույց է տալիս որակի վերահսկողության որակական բարելավումը:
Ինտեգրում իրական ժամանակում մաքրության հսկողության հետ օգտագործման կետում (POU)
Ժամանակակից գեներատորները այժմ ամենօգտագործման կետային կայաններում սենսորներով են ապահովված, որոնք անընդհատ տվյալներ են փոխանցում կենտրոնական սպասարկման համակարգերին: Այդ կազմակերպումները կրճատում են անհարմարությունները աղտոտման պատճառով 25-30%-ով վաղ փորձարկումների ընթացքում, քանի որ կարողանում են հայտնաբերել ֆիլտրերի մաշվածությունը ավելի քան երկու օր առաջ, քան խափանումը տեղի ունենա: Երբ համակարգը համատեղվում է անսովոր օրինաչափությունների հսկման համար նախատեսված ինտելեկտուալ համակարգով, ամբողջ համակարգը գործում է անընդհատ և ապահովում է 99.9996% հասանելիություն: Սա շատ կարևոր է կիսահաղորդիչների արտադրող գործարանների համար, որոնք տարեկան միլիարդավոր դոլարներ են վաստակում, քանի որ ըստ 2023 թվականին Ponemon Institute-ի հետազոտությունների, կորցրած մեկ ժամը նրանց համար ավելի քան յոթ հարյուր քառասուն հազար դոլար է կորցրած:
Կիսահաղորդիչների արտադրության ելքի և տնտեսական ցուցանիշների վրա ազդող աղտոտման ազդեցությունը
Ինչպես են մասնիկային և մոլեկուլային խառնուրդները նվազեցնում նանոսկեյլ հանգույցներում ելքը
Երբ մենք անցնում ենք այդ 2նմ և 3նմ տեխնոլոգիական հանգույցներին, ապա հատկությունները այնքան փոքր են դառնում, որ իրականում դառնում են ընդամենը 15-ից 20 ատոմ լայնությամբ, ինչը դրանք դարձնում է ամենազգայունը ցանկացած տեսակի աղտոտման նկատմամբ: Շատ փոքր մասնիկներ, որոնք մոտ 2նմ չափսն ունեն, իրականում կարող են խաթարել EUV լիտոգրաֆիայի նախշերը արտադրման ընթացքում: Այնուհետև ամբողջ հարցը մոլեկուլային աղտոտիչների շուրջ է, ինչպես օրինակ թթվածնի մոլեկուլները կամ հիդրոկարբոն մնացորդները, որոնք վերջնականապես կործանում են դարպասի օքսիդային շերտերը: Երբ հետազոտողների գտածների վրա նայում ենք գազի մաքրության ստանդարտների վերաբերյալ, ապա տեսնում ենք մի բավականի վախեցնող բան: Եթե օդում գտնվող մոլեկուլային հիմքերը (AMB-ներ) գերազանցում են 0.1 միլիարդ մաս/միլիարդ մաս մակարդակը, ապա առաջատար լոգիկական միկրոսխեմաներ արտադրող գործարաններում ելքը նվազում է մոտ 12% -ով: Այս արտակարգ զգայունության պատճառով մաքուր սենյակները պետք է պահպանեն պայմաններ, որոնք ավելի լավ են քան ISO դաս 1 ստանդարտները որոշ տիրույթներում: Հավատացեք թե ոչ, նույնիսկ այն դեպքում, երբ աշխատողները սովորական շնչառություն են իրականացնում այդ տարածքներում, նրանց ելքի օդը պարունակում է բավարար քանակությամբ աղտոտիչներ, որպեսզի վնաս հասցնի այնտեղ ընթացող նուրբ արտադրական գործընթացներին:
Բարձր ծավալով կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ թերությունների տնտեսական արժեքը
Աղտոտման պատճառով ֆինանսական կորուստները շատ մեծ են դառնում արտադրությունը մասշտաբային դարձնելու դեպքում: Վերցրեք, օրինակ, այնպիսի գործարան, որտեղ ամսական մշակվում է մոտ 100 հազար սիլիցիումե թիթեղներ: Եթե դրանց ելքը ընկնի ընդամենը 1%-ով, ապա տարեկան կորուստները կարող են հասնել մոտ 58 միլիոն դոլարի: Իսկ այս թիվը նույնիսկ չի ներառում այն փաստը, որ ամենօրյա առաջատար թիթեղներից յուրաքանչյուրը արժե ավելի քան 30 հազար դոլար: Կիսահաղորդիչների արդյունաբերությունը պլանավորում է 2025 թվականի դեպքում կառուցել 18 նոր արտադրամասեր, ուստի աղտոտման վերահսկումը արդյունավետ է ոչ միայն այսօրվա տնտեսության համար, այլ ամբողջ 740 միլիարդ դոլարանոց շուկայի համար տարեկան: Կարևոր է ապահովել բարձր մաքրության գոլորշու արտադրողների տեղադրումը այն վայրերում, որտեղ ամենաշատն է պահանջվում: Այդ դեպքում վատ որակի ապրանքների վերամշակման ծավալը նվազում է մոտ երեք անգամ: Այս փաստը ցույց է տալիս արտադրողներին, թե ինչու է արժե ներդնել մաքրության լուծումների մեջ՝ պաշտպանելու շահույթը այդպիսի թանկարժեք արտադրություններում:
Ենթա-3նմ արտադրամասերի մաքրությունը պահպանելու մեջ առկա հարցեր
Բացասական աճ սարքի զգայունության մեջ հանգույցի մասշտաբի պատճառով
Ենթա 3նմ հանգույցներում սարքի զգայունությունը աճում է էքսպոնենտային կերպով՝ մեկ 0.5նմ մասնիկը կարող է անջատել չիպի ֆունկցիոնալության 4%-ը, ըստ 2024 թվականի Կիսահաղորդիչների մաքրության զեկույցի: Արտադրական գծերը այժմ ապրում են.
- 400% ավելի բարձր մասնիկային սխալներ համեմատած 5նմ գործընթացների հետ
- 18% թիթեղի կորուստ կապված մոլեկուլային խառնուրդների հետ գործընթացի գազերում
- ±0.1 միլիարդորդ մաս աղտոտվածության տատանումների և 0.8% ելքի տատանումների միջև կապ
Այս միջավայրը պահանջում է գոլորշու մաքրություն կրիտիկական օքսիդացման քայլերի համար 0.1 տրիլիոնորդ մասից ցածր՝ հնարավոր է միայն բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորների շնորհիվ:
Ավանդական ֆիլտրման սահմանափակումներ. Կարո՞ղ են արդյոք նրանք բավարարել ապագայի մաքրության պահանջները
Ավանդական գազի ֆիլտրումը ձախողվում է երեք կրիտիկական ոլորտներում ենթա 3նմ արտադրության համար.
| Պարամետր | Ժառանգական համակարգեր | Անհրաժեշտ սպեց | Անբավարարության միջակայք |
|---|---|---|---|
| Մասնիկների ֆիլտրացում | µ0,003 մկմ | <0,0015 մկմ | 50% |
| Ածխաջրածնի հեռացում | 98.7% | 99,9999% | 1,29% |
| Կարմիր վառքի կառավարում | ±5 միլիարդում մեկ | ±0,3 միլիարդերից մեկը | 16,6x տատանում |
Վերջին արդյունաբերական վերլուծությունը ցույց է տվել, որ 3նմ ֆաբրիկաների 72%-ը հաղորդում է ASML-ի կողմից առաջարկված շերտերի ավելցուկային աղտոտվածությունների մասին արագ ջերմային մշակման ընթացքում: Այս թերությունները պահանջում են գազի մատուկ մոլեկուլային մակարդակով վերակառուցում, որն իրականացվում է ժամանակակից բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորների կողմից օգտագործման կետում մաքրմամբ և իրական ժամանակի պպտ մակարդակի հսկողությամբ:
Բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորի և գազի վերլուծության շնորհիվ առաջացած խառնուրդների հայտնաբերում
Մասերի միլիարդերից մեկը (ppt) մակարդակի աղտոտվածության հայտնաբերում
Ժամանակակից արտադրական հարթակների համար հայտնաբերման պահանջները համեմատաբար հին համակարգերի հետ աճել են մոտ 1000 անգամ, քանի որ նույնիսկ մեկ մոլեկուլի աղտոտումը լուրջ խնդիրներ է առաջացնում: Երբ մթնոլորտային ճնշման իոնացման զանգվածային սպեկտրոսկոպիան միանում է բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորներին, ապա ապահովվում է հավաստի հայտնաբերում տրիլիոնից մեկ մաս սահմաններում, որը գերազանցում է ավանդական միլիարդից մեկ մաս հայտնաբերման համակարգերը մոտ 60%-ով: 2 նմ և 3 նմ հանգույցների կիրառման դեպքում այս տեսակի զգայունությունը շատ կարևոր է: Անցյալ տարվա արդյունաբերական տվյալները ցույց են տվել մի բավականի զարմանալի փաստ. աղտոտման մակարդակները, ինչպիսին է օքսիգենի կամ հիդրոկարբոնների 5 տրիլիոնից մեկ մասը, կարող է արտադրության ելքը կրճատել 12%-ից մինչև 18% ընդհանուր առմամբ:
| Հայտնագրման մեթոդ | Հզորություն | Կիրառում 3 նմ հանգույցներում |
|---|---|---|
| Ավանդական ԳԶ-ՄԶ | 50 միլիարդից մեկ մաս | Հնացած է առաջին փուլի գործընթացների համար |
| API-MS + Գոլորշի | 0.5 տրիլիոնից մեկ մաս | Կրիտիկական է EUV լիտոգրաֆիական խցիկների համար |
Բարձր մաքրության գոլորշու համակարգերի և բազմաբաղադրիչ գազային վերլուծության գործիքների համատեղումը
Արտակարգ մաքուր գոլորշու արտադրության և անմիջական գազի վերահսկման համատեղումը հնարավորություն է տալիս ավելի լավ վերահսկել արտադրողական միջավայրում առկա աղտոտող նյութերը: Օրինակ՝ երբ գազի անալիզատորները գրանցում են միայն 2,7 մաս/տրիլիոն օրգանական միացություններ, գոլորշու մաքրման համակարգերը գրեթե անմիջապես ճշգրտում են ջրի մաքրման պարամետրերը: Ինչի արդյունքում՝ կիսահաղորդիչների գործարանները, որտեղ մշակվում են 300 մմ ապակեպատեր, տեսնում են մասնիկների հետ կապված խնդիրների մոտ 70% նվազում 2023 թվականի վերջին գործընթացների զեկույցների համաձայն: Այդ հարթակները նաև պահպանում են ջերմաստիճանի կայունությունը 0,1 աստիճան Ցելսիուսից պակաս, ինչը կարևոր է ատոմային շերտի նստվածքի մեքենաների համար, որոնք օգտագործվում են չիպերի արտադրության մեջ: Այսօր շուկայի ամենամեծ կիսահաղորդիչների արտադրողները սկսել են պահանջել այդպիսի համակարգերի ինտեգրումը ISO Class 1 մաքրության սենյակների ստանդարտների մաս դարձնելու համար:
Հաճախ տրամադրվող հարցեր
Ինչու են բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները կարևոր կիսահաղորդիչների գործարաններում:
Բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները կարևոր են կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ, քանի որ ապահովում են մոլեկուլային մակարդակով խիստ մաքրություն, որը կարևոր է 2նմ և 3նմ փոքր պրոցեսների համար: Այս մաքրությունը կանխում է թերություններ և բարելավում է ելքը՝ խուսափելով այնպիսի աղտոտման դեպքից, որը կարող է լուրջ ազդել սարքի գործառնության վրա:
Ինչպե՞ս են աշխատում բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները:
Այս գեներատորները օգտագործում են առաջադեմ մաքրման մեթոդներ, ինչպիսին են եռակի թորումը և արտակարգ ցածր մասնիկների ֆիլտրները՝ խարամի, օրգանական և մետաղական խառնուրդները վերացնելու համար: Նրանք նաև օգտագործում են իրական ժամանակի հսկողության տեխնոլոգիաներ՝ ապահովելու համար, որ խառնուրդների մակարդակը մնա արտակարգ ցածր, բավարարելով խիստ արտադրական չափանիշներին:
Ո՞ր տնտեսական առավելություններ են բերում բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ:
Բարձր մաքրության գոլորշու գեներատորները օգնում են նվազեցնել թերությունները, ինչով էլ մեծացնում են ելքը: Այս բարելավումը կարող է մնացորդային միլիոնավոր դոլարներ խնայել արտադրող հարմարանքների համար՝ պահպանելով բարձր արտադրողական արդյունավետությունը և նվազեցնելով թերություններ ունեցող ապրանքների վերամշակման կարիքը:
Ինչ դժվարադրություններ է առաջացնում աղտոտումը 3 նմ-ից ցածր արտադրության մեջ:
Ենթա-3նմ հանգույցները բավականին զգայուն են թերությունների նկատմամբ իրենց փոքր չափերի պատճառով: Նույնիսկ խառնուրդի մեկ մոլեկուլը կարող է վնասել գործառույթը, ինչը պահանջում է առաջադեմ խառնուրդների հայտնաբերման և մաքրման համակարգեր՝ ապահովելու համար գործառույթների ամբողջականությունը և ելքը: