EN
Როგორ ამცირებს მაღალი სიწმინდის წყლის ორთქლის გენერატორი დაბინძურების რისკს
Მაღალი სიწმინდის წყლის ორთქლის გენერატორის მნიშვნელოვანი როლი საუკეთესო ნახევარგამტარის საწარმოებში
Განვითარებული ნახევარგამტარის კვანძებში მიმართულების სიმღლის გაზრდილი მგრძნობელობა 2 ნმ და 3 ნმ-ში
Როდესაც ჩვენ ვაჩვენებთ ამ მცირე 2 ნმ და 3 ნმ პროცეს ნაბიჯებს, ნახევარგამტარის დამზადების ქარხნები სერიოზულ დაბინძურების პრობლემებს უსწრებენ. 10^12 წყლის ნაწილაკის შორის მხოლოდ ერთი ნახშირწყალბადის მოლეკულა საკმარისია მოწყობილობის დასაზიანებლად. წინა 7 ნმ-ზე მეტი ნაბიჯების დროს, წარმოებელთა შეუძლიათ დაუშვათ მილიარდიდან რამდენიმე სათანადო დამაგრება. თუმცა ახლა კი 3 ნმ წარმოების დროს, ისინი სჭირდებიან ნივთიერების სიწმინდის ტრილიონედ წილად. ეს ათასჯერ უფრო წმინდაა ვიდრე ადრე. რატომ ასეთი მკაცრი მოთხოვნები? ამ დროს შეხედეთ ტრანზისტორის კარიბჭეებს, რომლებიც მხოლოდ 12-15 სილიციუმის ატომის სიგანით იზომება. უმცირესი მინარევები ანგსტრომის სიდიდით არღვევს კვანტური ტუნელის ეფექტებს და აზიანებს კარიბჭის ჟანგების მთლიანობას, რაც ძირითადად ნიშნავს, რომ მოწყობილობები აღარ მუშაობს სწორად.
Როგორ უზრუნველყოფს მაღალი სიწმინდის წყლის ორთქლის გენერატორი მოლეკულური დონის სიწმინდეს
Მაღალი სიწმინდის წყლის ორთქლის გენერატორები დღეს აღწევს ადამიანისთვის წარმოუდგენლად მაღალ სიწმინდას მოლეკულურ დონეზე სამმაგი დისტილაციის პროცესების დახმარებით და იმ ფილტრების წყალობით, რომლებიც აფილტრავენ ნაწილაკებს 0.001 მიკრონამდე. სისტემები ამოიღებენ თითქმის ყველა ზიანს, რომლის მაგალითად შეგვიძლია მოვიყვანოთ იონების, ორგანული ნივთიერებების, ლითონების და სხვა მინარევების მოცილება 99.9999% სიმწოვანეში. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია მაშინ, როდესაც ორთქლი შეხება მგრძნობიარე მასალებთან, როგორიცაა ფოტომასალების საფარი ან სილიციუმის ბრტყელი დისკები წარმოების დროს. ზოგიერთი ახალი სისტემა კომპლექტდება შიდა მონიტორინგით მასის სპექტრომეტრიის ტექნოლოგიით, რათა დაუშვებელი მინარევების დონე იმყოფებოდეს 5 ნაწილში ტრილიონში. ეს საკმაოდ ლოგიკურია, ვინაიდან ასეთი მანქანები ვალდებული არიან დააკმაყოფილონ იმ ინდუსტრია 4.0-ის სტანდარტები, რომლებზეც ყველა დღეს ლაპარაკობს.
Შემთხვევის ანალიზი: გამოყენება 3ნმ კვანძის წარმოების საშუალებაში
Ერთ-ერთმა მნიშვნელოვანმა ჩიპების დამამზადებელმა დაფიქსირა შესანიშნავად შემცირებული დისკების დეფექტები, როდესაც მათ გამოიყენეს ამ მაღალი სიწმინდის მქონე წყლის ორთქლის გენერატორები მთელი ოქსიდაციისა და ანიჰილირების ოპერაციების მსვლელობისას. სისტემის ჩაკეტილი ციკლის კონტროლის მექანიზმმა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა, რადგან ის შეძლო ორთქლის კონდუქტივობის შენარჩუნება 0.055 მიკროსიემენსზე სანტიმეტრზე. ეს ნახევრით ნაკლებია იმ მაჩვენებელზე, რაც წინა სისტემებს შეეძლოთ. შედეგად, მოხდა 12%-ით მაღალი შედეგის მიღწევა მხოლოდ 3ნმ FinFET კარიბჭეების შექმნისას. როდესაც საბოლოოდ გაშვებულ იქნა, ნაწილაკების რაოდენობა მილილიტრზე მხოლოდ 0.2 იყო 0.1 მიკრონზე მეტი ან მის ტოლი. ეს მაჩვენებელი აღემატებოდა სემი F57 სტანდარტებს, რომლებიც საჭიროა ამ საწარმოო პროცესებისთვის, რაც ადასტურებს ხარისხის კონტროლის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას.
Ინტეგრაცია რეალურ დროში სიწმინდის მონიტორინგთან გამოყენების ადგილზე (POU)
Ახლანდელი საშრობის გენერატორები აღჭურვილია სენსორებით, რომლებიც გამოყენების წერტილზეა დამაგრებული და უწყვეტად აგზავნიან მონაცემებს ცენტრალურ შენარჩუნების სისტემებში. ასეთი კონფიგურაციები ამცირებს დაბრკოლებებს დაახლოებით 25-30%-ით დაწყების ეტაპზე, რადგან ისინი ადრე ახარისხებენ ფილტრების გამოხატულ გასვლას ორი დღით ადრე სავსებით გამართული საშუალებების გამოყენებით. როდესაც ეს სისტემა ინტელექტუალური მონიტორინგით არის დამაგრებული, მთელი სისტემა მუშაობს თითქმის უწყვეტად და არის ხელმისაწვდომი 99.9996% სიხშირით. ეს მნიშვნელოვანია ნახევარგამტარის წარმოების ქარხნებისთვის, რომლებიც წელზე მილიარდებს ახარჯავენ, ვინაიდან დაკარგული ერთი საათი უკვე ზარალს უტაცებს მათ მეტი ვიდრე 740 ათას დოლარს, რაც ამტკიცებს პონემონის ინსტიტუტის 2023 წლის კვლევებს.
Ნახევარგამტარის გამომცემის და წარმოების ეკონომიკის დაბინძურების ზემოქმედება
Როგორ ნანომასშტაბის მაჩვენებლებში ნაწილაკების და მოლეკულური მინარევები ამცირებენ გამომცემის მაჩვენებელს
Როდესაც ჩვენ ვაპირებთ 2ნმ და 3ნმ პროცეს კვანძებს, სახეები იმდენად პატარა ხდება, რომ ისინი ძირითადად 15-20 ატომს შეადგენს, რაც მათ ნებისმიერი სახის დაბინძურების მიმართ ამტანია. მიკრონული ნაწილაკები დაახლოებით 2ნმ ზომით შეიძლება მოახდინოს EUV ლითოგრაფიის ნიმუშების დაზიანება წარმოების დროს. ასევე არსებობს მთელი საკითხი მოლეკულური დამაბინძურებელი ნივთიერებების შესახებ, როგორიცაა ჟანგბადის მოლეკულები ან ჰიდრონახშირბადის ნაშთები, რომლებიც საბოლოოდ ანადგურებს კვების ოქსიდურ ფენებს. რაც კვლევის მიხედვით მიღებულია აირის სიწმინდის სტანდარტების შესახებ, ასევე საშიშად ალარმულია. თუ ამბიენტური მოლეკულური საბაზოები (AMB-ები) გადააჭარბებს მილიარდიდან 0.1 ნაწილს, საწარმოები რომლებიც აწარმოებენ ლოგიკურ ჩიპებს ხდება მათი მოგების დაკლება დაახლოებით 12%-ით. ამ გადაუმატებელი მგრძნობელობის გამო სუფთა ოთახების მოწყობა უნდა იყოს უფრო მაღალი ვიდრე ISO კლასის 1 სტანდარტები გარკვეულ ადგილებში. მოულოდნელად ისე, თუნდაც მუშების ჩვეულებრივი სუნთქვის დროს ასეთ ოთახებში, მათი გასუნთქული ჰაერი შეიცავს საკმარის რაოდენობას დამაბინძურებელ ნივთიერებებს, რომლებიც შეიძლება დააზიანოს ნაზი წარმოების პროცესები, რომლებიც იმ ადგილას მიმდინარეობს.
Ნაკლის ხარჯი მაღალი მოცულობის ნახევარგამტარების წარმოებაში
Დაბინძურების გამო დანახარჯი მნიშვნელოვნად უფრო უარესდება წარმოების გასავრცობისას. განვიხილოთ მაგალითად ქარხანა, რომელიც თვეში დაახლოებით 100 ათასი საფირო დისკის დამუშავებას ახორციელებს. თუ მათი გამოსავალი მხოლოდ 1%-ით შემცირდება, წელზე დანაკარგი თითქმის 58 მილიონ დოლარს შეადგენს. და ეს არ ითვალისწინებს იმ ფაქტს, რომ თითოეული საფირო დისკის დამახასიათებელი ამ დროს 30 ათას დოლარზე მეტს უდრის. ნახევარგამტარების ინდუსტრია განსაზღვრულია აშენოს 18 ახალი წარმოების საშენი 2025 წელთან დაკავშირებით, ამიტომ დაბინძურების კონტროლის შენარჩუნება არ შეეხება მხოლოდ ფულის დაზოგვას ახლა ეს მოქმედებს მთელ 740 მილიარდ დოლარიან ბაზარზე ყოველწლიურად. საიტზე საჭირო ადგილებში მაღალი სიწმინდის მქონე წყლის ორთქლის გენერატორების დაყენება ამცირებს დეფექტური პროდუქციის ხელახლა დამუშავებას დაახლოებით მესამედით. ეს სწორედ აჩვენებს წარმოების მასშტაბს, რატომ გამართლებულია სიწმინდის ამ ამონახსნებში ინვესტიციების გაკეთება მაღალი ღირებულების წარმოების მოგების დასაცავად.
Სიწმინდის შენარჩუნების გამოწვევები 3ნმ-ზე ნაკლები მასშტაბის წარმოებისას
Ნოდის მასშტაბირების გამო დეფექტის მგრძნობელობის ექსპონენციალური ზრდა
Ქვე-3ნმ ნოდებში, დეფექტის მგრძნობელობა იზრდება ექსპონენციალურად - ერთი 0.5ნმ ნაწილაკი შეიძლება აღკვეთოს ჩიპის ფუნქციონალის 4%, 2024 წლის ნახშირად სუფთა ნახშირბადის ანგარიშში მითითებულია. დღესდღეობით წარმოების ხაზები განიცდის:
- 400%-ით მაღალი ნაწილაკების დეფექტის მაჩვენებლები 5ნმ პროცესებთან შედარებით
- 18% დისკის დანაკარგი პროცესული აირების მოლეკულური მინარევებით განპირობებული
- ±0.1 ppb დაბინძურების რხევების და 0.8% გამოსავალის ვარიაციის შორის კორელაცია
Ამგვარ გარემოში საჭიროა მაღალი სიწმინდის წყლის გამოყენება კრიტიკული ოქსიდაციის ეტაპებში 0.1 ppt-ზე ნაკლებით - რაც მისაღებია მხოლოდ მაღალი სიწმინდის წყლის გენერატორებით.
Ტრადიციული ფილტრაციის შეზღუდვები: შეძლებს თუ არა ის მომდევნო სიწმინდის მოთხოვნების დაკმაყოფილებას?
Ტრადიციული აირის ფილტრაცია ვერ ახერხებს სამ მნიშვნელოვან ასპექტში ქვე-3ნმ წარმოებისთვის:
| Პარამეტრი | Ძველ სისტემებთან | Საჭირო სპეციფიკაცია | Დეფიციტის სიცარიელე |
|---|---|---|---|
| Ნაწილაკების ფილტრაცია | µ0.003 µm | <0.0015 µm | 50% |
| Ნახშირწყალბადის მოცილება | 98,7% | 99.9999% | 1.29% |
| Ტენის კონტროლი | ±5 ppb | ±0.3 ppb | 16.6x ვარიაცია |
Ბოლო ინდუსტრიულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ 3ნმ საწარმოების 72%-ში ასმლ-ის რეკომენდებულ ზღვრებს აღემატება აორთქლებული კონტამინანტების დონე სწრაფი თერმული დამუშავების დროს. ამ პრობლემების აღმოსაფხვრელად საჭიროა აირის მიწოდების ხელახლა ინჟინერია მოლეკულურ დონეზე — სწორედ ამ ამოცანის გადასაჭრელად არის შექმნილი საშუალებები მაღალი სიწმინდის აორთქლების გენერატორების მეშვეობით საშუალებები მისი გასუფთავებისა და ადგილზე მილიარდში ერთი დონის მონიტორინგის საშუალებით.
Მაღალი სიწმინდის აორთქლის გენერატორის და აირის ანალიზის საშუალებით დამახასიათებელი პირდაპირი აღმოჩენა
Მილიარდში ერთი (ppt) დონის მიღწევა დამაბინძურებელი ნივთიერებების აღმოჩენაში
Ახალი საწარმოო საშუალებების დეტექციის მოთხოვნები ძველ სისტემებთან შედარებით დაახლოებით 1000-ჯერ გაიზარდა, რადგან ერთი მოლეკულის დაბინძურებაც კი სერიოზულ პრობლემებს იწვევს. როდესაც ატმოსფერული წნევის იონიზაციის მასიური სპექტრომეტრია გაერთიანდება მაღალი სიწმინდის წყლის ორთქლის გენერატორებთან, ის მიაწოდებს ნდობით დეტექციის დონეს ნებისმიერი ტრილიონიდან, რაც აღემატება ტრადიციული მილიარდიდან დეტექციის სისტემებს დაახლოებით 60%-ით. 2ნმ და 3ნმ კვანძების ნახევარგამტარის წარმოებისთვის, ასეთი სახის მგრძნობელობა ძალიან მნიშვნელოვანია. წინა წელზე მოწოდებული ინდუსტრიული მონაცემები რაღაც საკმაოდ შოკირებულს აჩვენებს: დაბინძურების დონე იმ დაბალ 5 პტ-ში ჟანგბადის ან ნახშირწყალბადის წარმოადგენს წარმოების დანაკლისს 12%-დან 18%-მდე საერთო მაჩვენებლებში.
| Აღმოჩენის მეთოდი | Გრძნობადობა | 3ნმ კვანძებში გამოყენება |
|---|---|---|
| Ტრადიციული GC-MS | 50 პპმ | Მოწყობილობის პროცესებისთვის მოძველებულია |
| API-MS + ორთქლი | 0.5 პტ | EUV ლითოგრაფიის კამერებისთვის აუცილებელია |
Ორთქლის სიწმინდის სისტემების და მრავალკომპონენტიანი აირის ანალიზის ხელსაწყოების სინერგია
Გამომუშავებული საუბრის წმინდა წყალის ორთქლის წარმოება და აირის მონიტორინგის გაერთიანება ქმნის უკეთ კონტროლს მაგიდის გარემოში არსებული დამაბინძურებლების მიმართ. მაგალითად, როდესაც აირის ანალიზატორები იკვებენ მხოლოდ 2.7 ნაწილს ათასი მილიარდიდან მახასიათებელ ნაერთებზე, წყლის გასუფთავების სისტემები თითქმის მყისიერად უკეთეს წყლის გასუფთავების პარამეტრებს. შედეგად? ნახშირბადის ქარხნების დამუშავების 300 მმ ფირფიტების დამუშავებისას ნახშირბადის პრობლემების შემცირება დაახლოებით 70% -ით 2023 წლის ბოლო პროცესების ანგარიშების მიხედვით. ამ საშუალებები ასევე შენარჩუნებენ ტემპერატურას ნაკლებად ვიდრე 0.1 გრადუსი ცელსიუსი, რაც არის მნიშვნელოვანი იმ ატომური ფენის დეპოზიტის მანქანებისთვის, რომლებიც გამოიყენებიან ჩიპების დასამზადებლად. უმეტესი წამყვანი ნახშირბადის მწარმოებლები უკვე მოითხოვენ ასეთი სისტემების ინტეგრაციას მათი ISO კლასის 1 წმინდა ოთახის სტანდარტების შესაბამისად.
Ხელიკრული
Რატომ არიან მაღალი სიწმინდის წყლის ორთქლის გენერატორები აუცილებელი ნახშირბადის ქარხნებში?
Მაღალი სიწმინდის მქონე წყლის ორთქლის გენერატორები არის აუცილებელი ნახევარგამტარების დამზადებიას, რადგან ისინი უზრუნველყოფენ მოლეკულურ დონეზე სიწმინდეს, რაც მნიშვნელოვანია 2ნმ და 3ნმ პროცესორული კვანძებისთვის. ეს სიწმინდე არიდებს დეფექტებს და ამაღლებს სასურველ პროდუქტის გამომავალს დაბინძურების თავიდან აცილებით, რამაც შეიძლება მოწყობილობის ფუნქციონირება დააზიანოს.
Როგორ მუშაობს მაღალი სიწმინდის მქონე წყლის ორთქლის გენერატორი?
Ასეთი გენერატორები იყენებენ დამლევის სამმაგ სისტემას და ულტრადაბალ ნაწილაკების ფილტრებს მინარებების მოსაშორებლად, მათ შორის იონების, ორგანული და მეტალის მინარებების ჩათვლით. ისინი ასევე იყენებენ რეჟიმში მონიტორინგის ტექნოლოგიებს მინარებების დაბალ დონეზე შენარჩუნების დასადგენად, რათა შეესაბამოს მართვის მკაცრ სტანდარტებს.
Რა ეკონომიკური სარგებელი მოაქვს მაღალი სიწმინდის მქონე წყლის ორთქლის გენერატორებს ნახევარგამტარების წარმოებაში?
Მაღალი სიწმინდის მქონე წყლის ორთქლის გენერატორები დახმარებას ახდენს ნაკლოვანებების შემცირებაში და ამით ამაღლებს საბოლოო პროდუქტის გამომცემლობას. ამ გაუმჯობესებამ შესაძლოა დაზოგოს მილიონობით დოლარი წარმოების საშუალებებზე მაღალი წარმოების ეფექტურობის შენარჩუნებით და დანაკარგული პროდუქტების ხელახლა დამუშავების საჭიროების შემცირებით.
Რა არის 3 ნმ-ზე ნაკლები ზომის წარმოებისას დაბინძურების გამოწვევები?
3 ნმ-ზე ნაკლები კვანძები საკმარისად მგრძნობიარენი არიან ნაკლოვანებების მიმართ მათი მცირე ზომის გამო. უმცირესი მოლეკულა მიუთითებს ზიანს ფუნქციონირებაზე, რაც საჭიროებს დამახასიათებელი სინაარსის აღმოჩენისა და გასუფთავების სისტემებს მუშაობის მთლიანობისა და საბოლოო პროდუქტის გამომცემლობის შენარჩუნებისთვის.