Жоғары тазалықтағы бу генераторы қалай ластану қаупін азайтады

Келесі бу генераторының жоғары тазалығының жартылай өткізгіш фабрикаларындағы маңызды рөлі

2 нм және 3 нм жартылай өткізгіш түйіндеріндегі қоспаларға деген сезімталдықтың артуы

Біз 2 нм және 3 нм технологиялық деңгейлерге түскен кезде жартылай өткізгіш өндіріс орындары күрделі ластану проблемаларына тап болады. Әрбір 10^12 бу бөлшегіне келетін бір көмірсутек молекуласы құрылғының жұмысын бұзуға жеткілікті. Бұрын 7 нм және одан үлкен деңгейлер кезінде өндірушілер импуриттің миллиардта бір деңгейін көтере алатын. Бірақ қазір 3 нм өндіріс кезінде триллионда бір тазалық деңгейі қажет. Бұл бұрынғыдан мың есе тазалау деген сөз. Неліктен талаптар оқаншалықты қатаң? Қазіргі транзисторлы қосқыштардың өлшемі бар екенін еске түсіріңіз, олардың ені шамамен 12-ден 15 кремний атомына дейінгі аралықта болады. Ангстрем деңгейіндегі тіпті ең кіші қоспалар кванттық туннельдеу әсерлерін бұзып, қосқыш оксидтерінің бүтіндігін бұзады, бұл нәтижеде құрылғылар дұрыс жұмыс істемейтінін білдіреді.

Жоғары тазалықтағы бу генераторы молекулалық деңгейдегі тазалықты қалай қамтамасыз етеді

Бүгінгі таңда жоғары тазалықтағы буландырғыштар үш еселік буландыру процесстері мен 0,001 микронға дейінгі өте төмен бөлшектерді сүзетін фильтрлердің арқасында молекулалық деңгейде тазалықтың таңқаларлық деңгейіне жетті. Бұл жүйелер иондардың, органикалық қосылыстардың, металдардың және басқа да заттардың 99,9999% артығын алып тастайды. Бұл өндіріс кезінде бу фоторезистілік қаптамалар мен кремний пластиналары сияқты сезімтал материалдармен тікелей әрекеттескенде өте маңызды. Кейбір жаңа жоғары деңгейдегі жүйелер импуриттің деңгейі 1 триллионнан 5 бөлікке дейін төмен болып қалатынын тексеретін масса-спектрометриялық технологияны қолдана отырып, нақты уақыт режимінде бақылау құралдарымен жабдықталған. Бұл әсіресе өндірістің 4.0 сапасына сәйкес келетін ақылды өндірістік стандарттарға сәйкес келу үшін қажетті құрылғылар үшін өте тиімді.

Зерттеу жағдайы: 3 нм түйінін шығару зауытында орналасуы

Бір ірі чип жасаушы өзінің тотығу және бірқалыпты қыздыру процесстеріне осы жоғары тазалықтағы бу генераторларын орнатқан кезде пластина ақауларының көрнекті түрде азайғанын байқады. Шешуші рөл атқарған жағдай – бу өткізгіштігін шамамен 0,055 микросименс/см деңгейінде ұстап тұратын жүйенің тұйықталған контурлы басқару механизмі болды. Бұл көрсеткі алдыңғы жүйелерге қарағанда жартысына тең болды. Нәтижесінде 3 нм FinFET қақпандарын жасау кезінде өнім шығымының 12% артқаны байқалды. Барлық жүйе іске қосылғаннан кейін бөлшектер саны 0,1 микрон және одан жоғары өлшемдерде әр миллилитрге 0,2 бөлшекке тең болды. Бұл нәтиже осындай дәлдікті талап ететін шикізаттар үшін қажеттіліктерді анықтайтын SEMI F57 стандартынан жоғары болып шықты, сапа бақылауының қаншалықты жақсарғанын көрсетіп береді.

Нақты уақыт бойынша тазалықты бақылау жүйесімен интеграция (POU)

Қазіргі заманғы бу генераторларында әрбір пайдалану нүктесіне датчиктер тіркеліп, орталық жөндеу жүйесіне үздіксіз деректер ағынын жіберетін болды. Бұл жүйелер бұғаттау себептерінен туындайтын тоқтауларды бастапқы сынақтар кезінде шамамен 25-30% азайтты, себебі фильтрлердің тозуын нақты екі күн бұрын анықтап біледі. Осындай жүйеге өзгерістерді талдауға арналған жасанды интеллект қосылса, жүйенің жұмыс істеу үздіксіздігі 99.9996% деңгейінде ұсталып тұрады. Бұл көрсеткіш есепті кезеңде жартылай өткізгіш өндіріс зауыттары үшін маңызды, себебі 2023 жылғы Ponemon Institute-тың зерттеуі бойынша, тек қана бір сағаттық тоқтау зауытқа 740 000 АҚШ долларынан артық шығын әкеледі.

Жартылай өткізгіштердің шығымы мен өндіріс экономикасына кіріктіру әсері

Наноөлшемді түйіндерде бөлшектер мен молекулалық қоспалардың шығымды азайтатын жолы

Біз 2 нм және 3 нм технологиялық деңгейлерге жеткен кезде, сипаттамалар өте кішірейіп, шамамен 15-20 атомдан ғана тұратын болады, оларды кез келген ластанудан өте сезімтал етеді. Шамамен 2 нм өлшемдегі кішігірім бөлшектер шын мәнінде өндіру кезінде EUV литографиялық үлгілеріне кедергі келтіре алады. Сонымен қатар, оттегі молекулалары немесе көмірсутек қалдықтары сияқты молекулалық ластаушылар мәселесі де бар, олар әрі қарай заттың тотығу қабаттарын бүлдіріп жібереді. Зерттеушілер газ тазалығы стандарттары туралы тапқан нәрселеріне назар салсақ, бұл қорқынышты екенін байқаймыз. Ауадағы молекулалық негіздер (AMB) миллиардтағы 0,1 бөліктен асса, күрделі логикалық чиптерді өндіретін зауыттардың шығымы шамамен 12% төмендейді. Осындай аса сезімталдықты ескере отырып, таза бөлмелер белгілі бір аймақтарда ISO Class 1 стандарттарынан да жоғарырақ жағдайларды сақтауы тиіс. Ішінара, жұмысшылардың осы кеңістіктерде ғана қалыпты тыныс алуы олардың шығаратын қоспаларында осында жүргізіліп жатқан әлсіз дайындау процесстеріне зиян келтіруге болатын мөлшерде ластаушы заттарды қамтиды.

Жоғары көлемді жартылай өткізгіштерді шығарудың ақаулықтарының экономикалық құны

Ластау нәтижесінде келетін қаржылық шығын өндірісті кеңейткен сайын жағып жібереді. Мысалы, айына шамамен 100 мың пластинаны өңдейтін зауытты алыңыз. Егер олардың өнім шығуы 1% түсіп кетсе, жылына шамамен 58 миллион доллардан астам ақша жоғалуы мүмкін. Бұған қоса, бүгінгі таңда әрбір жаңа үлгідегі пластина шамамен 30 мың доллар тұрады. Жартылай өткізгіш өнеркәсібі 2025 жылға дейін 18 жаңа өндірістік кәсіпорын салуға жоспарлауда, сондықтан ластауды бақылау тек қазіргі уақытта ақшаны үнемдеу үшін ғана емес, сонымен қатар жыл сайын 740 миллиард долларлық бүкіл нарықты әсер етеді. Қажетті жерге жоғары тазалықтағы бу генераторларын орнату өндірістегі ақаулы өнімдерді қайта өңдеуді шамамен үштен бір бөлікке азайтады. Бұл өндірушілерге қымбат өндірістік операциялар кезінде пайда табыстарын қорғау үшін тазалық шешімдеріне ақылды қаржы салу қажеттілігін нақты көрсетеді.

3 нм-ден кіші өндірістік масштабта тазалықты сақтау қиындықтары

Түйін масштабында ақау сезгіштігінің экспоненциалды өсуі

3 нм-ден кіші түйіндерде ақау сезгіштігі экспоненциалды өседі – 2024 жылғы Жартылай өткізгіштердің тазалық туралы есепте айтылғандай, бір 0,5 нм бөлшек чиптің 4% функционалдылығын өшіре алады. Қазіргі шаруашылық жасау жолдарында болып жатыр:

• 400% жоғары бөлшектер ақау көрсеткіші 5 нм процесстермен салыстырғанда
• 18% пластинка шығыны процестік газдардағы молекулалық қоспалармен байланысты
• ±0,1 ppb ластану тербелісі мен 0,8% шығым ауытқуы арасындағы байланыс

Бұл ортада маңызды тотығу сатылары үшін 0,1 ppt төменгі будың тазалығын қажет етеді – тек ең кәдімгі жоғары тазалықтағы бу генераторлары арқылы ғана қамтамасыз етілуі мүмкін.

Дәстүрлі сүзу әдістерінің шектеулері: Олар болашақтағы тазалық талаптарын орындай ала ма?

Суб-3 нм өндірісі үшін дәстүрлі газ фильтрациясы үш маңызды аспектіде жетіспейді:

Саланы талдау нәтижесінде 3 нм фабрикаларының 72%-ы тез термиялық өңдеу кезінде ASML компаниясының ұсынған порогтік мәндерінен асатын бу қоспалары туралы хабарлағаны анықталды. Бұл кемшіліктер газ тарату жүйесін молекулалық деңгейде қайта жобалауды талап етеді – дәл осының арқасында заманауи жоғары тазалықтағы бу генераторлары пайдаланушы орнында тазалау мен нақты уақытта пикогермдеңгі (ppt) деңгейде бақылау арқылы осы проблеманы шешеді.

Жоғары тазалықтағы бу генераторы мен газ талдауы арқылы қоспаларды анықтау

Пикогермге дейінгі (ppt) деңгейдегі қоспаларды анықтау

Қазіргі заманғы өндірістік кәсіпорындар үшін талаптар ескі жүйелерге қарағанда шамамен 1000 есе артты, өйткені молекулалық ластау да күрделі мәселелер тудырады. Атмосфералық қысым иондалу масса-спектрометриясы жоғары тазалықтағы бу генераторларымен біріктірілгенде, ол дәстүрлі миллиардтағы үлес жүйелеріне қарағанда шамамен 60% жақсы көрсеткішпен триллиондағы үлес деңгейінде анықтау мүмкіндігін береді. 2 нм және 3 нм техникалық түйіндер үшін осындай сезгіштік маңызды рөл атқарады. Өткен жылы жиналған деректерге қарағанда, оттегі мен көмірсутектердің 5 пт/л деңгейінде болатын ластану өндіріс шығарындыларын орта есеппен 12%-дан 18%-ға дейін азайтатынын көруге болады.

Бу тазалығы жүйелері мен көпкомпонентті газ талдау құралдарының арасындағы синергия

Аса таза бу шығару мен уақытты газ көрсеткіштерін бақылау өндірістік ортадағы ластаушы заттарды бақылауға жақсартады. Мысалы, газ анализаторлары летучие органикалық қосылыстардың 2,7 пикодан тұратынын анықтаған кезде, бу тазалау жүйесі сумен өңдеу параметрлерін жартылай уақытта бейімдейді. Нәтижесінде, 2023 жылғы процесстік есептерге сәйкес, 300 мм пластинкаларды өңдейтін жартылай өткізгіш фабрикаларында бөлшектер мәселесі 70% төмендейді. Сондай-ақ осындай кәсіпорындар температураны 0,1 градус Цельсийден аспайтын тұрақты күйде ұстайды, бұл чипті өндіруде қолданылатын құрылымдардың атомдық қабатты шөктіру машиналары үшін маңызды. Қазіргі таңда ISO Class 1 таза бөлме стандарттарының бөлігі ретінде осындай жүйелерді интеграциялау керектігін басым көпшілік жартылай өткізгіш өндірушілер талап етеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Жартылай өткізгіш фабрикаларындағы жоғары тазалықтағы бу генераторлары неге маңызды?

Жоғары тазалықтағы бу генераторлары жартылай өткізгіштерді өндіруде маңызды рөл атқарады, өйткені олар молекулалық деңгейде өте тазалықты қамтамасыз етеді, бұл 2 нм және 3 нм үлкен емес процесстердің қажеттілігі болып табылады. Бұл тазалық ақауларды болдырмауға және құрылғылардың қызмет көрсетуіне күрт әсер ететін бұзылуды болдырмау арқылы шығымды арттырады.

Жоғары тазалықтағы бу генераторлары қалай жұмыс істейді?

Бұл генераторлар иондарды, органикалық қосылыстар мен металдарды қоса алғанда, қоспаларды алып тастау үшін үш еселенген дистилляция мен өте аз бөлшекті сүзгілер сияқты күрделі тазалау әдістерін қолданады. Сонымен қатар олар қоспалар деңгейі өте төмен болып қала беретінін қамтамасыз ету үшін нақты уақытта бақылау технологияларын қолданады, бұл өндірістің қатаң стандарттарына сәйкес келеді.

Жоғары тазалықтағы бу генераторлары жартылай өткізгіштерді өндіруге қандай экономикалық пайда әкеледі?

Жоғары тазалықтағы бу генераторлары ақауларды азайтып, өнімділікті арттырады. Бұл жақсарту өндіріс орындарына жоғары өндірістік тиімділікті сақтап, ақаулы өнімдерді қайта өңдеуді азайтып, миллиондаған долларды үнемдеуге көмектеседі.

3 нм төменгі өндірісте ластану қандай қиыншылықтар туғызады?

3 нм төменгі түйіндер ақауларға өте сезімтал, өйткені олардың өлшемдері кіші. Таза емес заттың бір молекуласы қызмет көрсетуіне зиян келтіруі мүмкін, сондықтан қоспаларды табу мен тазалау жүйелерін дамыту қажеттілігі туындайды, бұл жүйелер жұмыстың тұтастығы мен өнімділікті сақтау үшін қажет.