उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरले कसरी संदूषणको जोखिम कम गर्छ

एडभान्स सेमिकन्डक्टर फ्याब्समा उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरको महत्वपूर्ण भूमिका

2nm र 3nm सेमिकन्डक्टर नोडहरूमा अशुद्धताको बढ्दो संवेदनशीलता

जब हामी २ एनएम र ३ एनएम प्रक्रिया नोडहरूमा उतर्छौं, अर्धचालक निर्माण संयन्त्रहरूले गम्भीर संदूषणको समस्याको सामना गर्नुपर्छ। प्रत्येक १०^१२ भाप कणहरूमा एकल हाइड्रोकार्बन अणुले नै उपकरणलाई खराब पार्न पर्याप्त हुन्छ। पहिलेका ७ एनएम वा ठूला नोडहरूको समयमा, निर्माताहरूले प्रति अर्बमा भागहरूको रूपमा अशुद्धिलाई सहन गर्न सक्थे। तर अहिले ३ एनएम निर्माणको साथ, उनीहरूलाई प्रति खर्बमा भागहरूको तुलनामा शुद्धताको आवश्यकता पर्छ। यसले पहिलेको तुलनामा लगभग हजार गुणा सफा वातावरणको आवश्यकता पर्छ। यति कडा आवश्यकताहरूको के कारण छ भने, आजकलका ट्रान्जिस्टर गेटहरूको मोटाई केवल १२ देखि १५ सिलिकन परमाणुहरूको बराबर हुन्छ। एङ्गस्ट्रम स्तरमा पनि सानो अशुद्धिले क्वान्टम टनलिङ प्रभावलाई बिगार्छ र गेट अक्साइडहरूको एकतालाई कमजोर पार्छ, जसले गर्दा उपकरणहरू सही तरिकाले काम गर्न छोड्छन्।

उच्च शुद्धता भाप जेनेरेटर कसरी अणु स्तरको सफाइ सुनिश्चित गर्दछ

उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरहरूले आज आणविक स्तरमा सफा हुने क्रममा अविश्वसनीय स्तरहरू प्राप्त गरेका छन्, तीन चरणको आसवन प्रक्रियाहरू र 0.001 माइक्रोनसम्म काम गर्ने क्रममा उत्कृष्ट निस्क्रिय कण फिल्टरहरूको सहायताले। प्रायः सबै खराब चीजहरूलाई हटाइदिने यी प्रणालीहरूले आयनहरू, कार्बनिक पदार्थहरू, धातुहरू र अन्य धूलको 99.9999% भन्दा बढी हटाउँछन्। यसले धेरै महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ जब यस्तो भाप उत्पादनको क्रममा फोटोरेजिस्ट कोटिंग वा सिलिकन वेफर जस्ता सामग्रीमा छोएमा। केही नयाँ प्रगतिशील प्रणालीहरूमा द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री प्रविधिको प्रयोग गरी अशुद्धता स्तर 5 प्रति ट्रिलियन भन्दा तल रहन्छ भनेर जाँच गर्ने बिल्कुल नयाँ वास्तविक समयको निगरानी प्रणाली पनि आंतरिक रूपमा रहेको हुन्छ। यो तर्कसंगत छ किनभने यी मेशिनहरूले उद्योग 4.0 को स्मार्ट उत्पादन मानकहरूलाई पूरा गर्नुपर्छ जुन यी दिनहरूमा सबैले कुरा गरिरहेका छन्।

अध्ययनको मामला: 3nm नोड फ्याब्रिकेशन सुविधामा यसको उपयोग

एउटा प्रमुख चिप निर्माताले आफ्नो अक्सिडेशन र एनिलिङ अपरेशनमा उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटर प्रयोग गरेपछि वेफर डेफेक्टमा ठूलो कमी देखियो। जसले वास्तवमा फरक पैदा गर्यो त्यो स्टिमको कन्डक्टिभिटीलाई 0.055 माइक्रोसिमेन्स प्रति सेन्टिमिटरमा राख्ने सिस्टमको क्लोज लूप कन्ट्रोल मेकानिज्म थियो। यो पुरानो सिस्टमको तुलनामा ठीक आधो हो। परिणाम स्वरूप 3nm FinFET गेट बनाउँदा 12% उत्पादन वृद्धि भयो। सबै केहि सुचारु भएपछि कणहरूको संख्या 0.1 माइक्रोन वा त्यसभन्दा माथिका 0.2 कण प्रति मिलीलिटर सम्म झरेको थियो। यसले यी अगाडिका निर्माण नोडहरूका लागि आवश्यक SEMI F57 मानकलाई पार गर्यो र गुणस्तर नियन्त्रणमा भएको सुधारको प्रमाण दियो।

बिन्दु-उपयोग (POU) मा वास्तविक समय शुद्धता निगरानीको एकीकरण

आधुनिक स्टिम जेनेरेटरहरू अब प्रयोग स्टेशनमा नै सेन्सरहरूसँग सुसज्जित हुन्छन् जसले निरन्तर डेटा स्ट्रिमलाई केन्द्रीय मर्मत सिर्जन सिस्टममा पठाउँछन्। प्रारम्भिक परीक्षणहरूको समयमा यी सेटअपहरूले सन्दूषणको समस्याले गर्दा हुने अवस्थामा लगभग २५-३०% सम्म कमी ल्याएका थिए किनभने तिनीहरूले फिल्टरहरू खराब हुन थालेको बेला दुई दिनभन्दा पहिले नै पत्ता लगाउँछन्। जब असामान्य पैटर्नको लागि स्मार्ट एआई मोनिटरिङको साथ जोडिन्छ, सम्पूर्ण सिस्टमले लगभग निरन्तर ९९.९९९६% उपलब्धताको दरलाई बनाए राख्न सक्छ। यो बर्षाको बिलियन डलरको अर्थव्यवस्था भएका सेमिकन्डक्टर निर्माण संयन्त्रहरूका लागि धेरै महत्वपूर्ण छ किनभने पोनेमन संस्थाको २०२३ को अध्ययन अनुसार एक घण्टा मात्रै गुमाउनाले उनीहरूलाई सात चालीस हजार डलर भन्दा बढीको नोक्सानी हुन्छ।

सेमिकन्डक्टर यिल्ड र उत्पादन अर्थशास्त्रमा सन्दूषणको प्रभाव

नैनोस्केल नोडहरूमा कण र आणविक अशुद्धिहरूले यिल्डलाई कसरी घटाउँछ

जब हामी २एनएम र ३एनएम प्रक्रिया नोडहरूमा झर्छौं, त्यसपछि बिटहरू नैनोमिटरमा नै नानोमा नानो हुन्छन्, जसले गर्दा तिनीहरू सामान्यतया मात्र १५ देखि २० परमाणुहरूको चौडाइमा हुन्छन्, जसले गर्दा तिनीहरू कुनै पनि प्रकारको दूषणको लागि अत्यन्त संवेदनशील हुन्छन्। २एनएम को सानो कणहरूले नै उत्पादनको क्रममा ईयूभी लिथोग्राफी प्याटर्नहरूलाई खराब गर्न सक्छ। र त्यसपछि अक्सिजन अणुहरू वा हाइड्रोकार्बन अवशेषहरू जस्ता आणविक दूषकहरूको सम्पूर्ण समस्या पनि हुन्छ, जसले गेट अक्साइड पत्रहरूलाई नष्ट गर्दछ। अनुसन्धानकर्ताहरूले ग्याँस शुद्धता मानकहरूको बारेमा पाएका कुराहरू हेर्दा केही भयानक कुरा देखिन्छ। यदि हावामा भएका आणविक आधारहरू (एएमबी) ०.१ प्रति बिलियन भागहरूको स्तर भन्दा माथि जान्छ भने, अग्रिम लजिक चिपहरूको उत्पादन गर्ने कारखानाहरूले आफ्नो उपज १२% ले घटाउँछन्। यस अत्यधिक संवेदनशीलताको कारणले, केही क्षेत्रहरूमा क्लिनरूमहरूले आईएसओ क्लास १ मानकहरू भन्दा पनि उत्तम अवस्थाहरू बनाए राख्न आवश्यकता हुन्छ। यो विश्वास गर्नुहोस् वा नगर्नुहोस्, यहाँसम्म कि कामदारहरू जब यी ठाउँहरूमा सामान्य रूपमा सास फेर्दै हुन्छन्, उनीहरूको श्वासमा त्यहाँ भएका सूक्ष्म निर्माण प्रक्रियाहरूलाई खराब गर्न पर्याप्त दूषकहरू हुन्छन्।

उच्च-मात्रा अर्धचालक उत्पादनमा दोषको आर्थिक लागत

उत्पादन बढेसँगै दूषणको कारणले हुने वित्तीय क्षति धेरै खराब हुन्छ। उदाहरणका लागि, प्रति महिना लगभग 100 हजार वेफर सँगाल्ने कारखाना लिनुहोस्। यदि तिनीहरूको उपज 1% ले घट्छ भने उनीहरूले प्रत्येक वर्ष लगभग $58 मिलियनको नोक्सानी वहन गर्न सक्छन्। र यसले पनि तथ्यलाई ध्यानमा राखेन कि आजकल प्रत्येक किनारमा तीव्र वेफरको मूल्य $30k भन्दा बढी हुन्छ। अर्धचालक उद्योगले 2025 सम्ममा 18 नयाँ निर्माण सुविधाहरू निर्माण गर्ने योजना बनाएको छ, त्यसैले दूषणलाई नियन्त्रणमा राख्नु अहिलेको पैसा बचत मात्र होइन, यसले सम्पूर्ण $740 बिलियन बजारलाई वार्षिक रूपमा असर गर्छ। साइटमा आवश्यकताको सट्टा उच्च शुद्धता भएको भाप जेनेरेटरहरू राख्नाले दोषपूर्ण उत्पादनको पुन: कार्य लगभग एक तिहाईले कम गर्दछ। यसले उत्पादकहरूलाई ठूलो लागत भएको उत्पादन प्रक्रियामा नाफा सुरक्षित राख्नका लागि शुद्धता समाधानहरूमा स्मार्ट लगानी गर्ने किन आवश्यक छ भन्ने देखाउँछ।

उप-3nm निर्माण स्केलमा सफाई कायम राख्ने चुनौतीहरू

नोड स्केलिङको कारणले दोष संवेदनशीलतामा चरम वृद्धि

उप-3nm नोडहरूमा, दोष संवेदनशीलता चरम रूपमा बढ्छ - 2024 सेमिकन्डक्टर प्योरिटी रिपोर्टको अनुसार एकल 0.5nm कणले चिपको 4% कार्यक्षमतालाई अक्षम बनाउन सक्छ। अब फ्याब्रिकेशन लाइनहरूमा अनुभव भएको छ:

• 400% बढी कण दोष दरहरू 5nm प्रक्रियाहरूको तुलनामा
• 18% वेफर क्षति प्रक्रिया ग्यासहरूमा आणविक अशुद्धिहरूसँग जोडिएको
• ±0.1 ppb सन्दूषण उतार-चढाव र 0.8% उपज परिवर्तन बीचको सहसंबंध

यस वातावरणले महत्वपूर्ण अक्सिडेशन चरणहरूको लागि 0.1 ppt भन्दा कम भाप शुद्धताको माग गर्दछ - केवल उन्नत उच्च शुद्धता भाप जेनेरेटरहरूसँग मात्र सम्भव छ।

परम्परागत फिल्ट्रेसनको सीमितता: के तिनीहरू भविष्यका शुद्धता आवश्यकताहरूलाई पूरा गर्न सक्छन्?

उप-3nm उत्पादनका लागि तीन महत्वपूर्ण क्षेत्रहरूमा परम्परागत ग्यास फिल्ट्रेसन अपर्याप्त छ:

हालको उद्योग विश्लेषणले देखाएको छ कि 3nm फ्याब्सको 72% मा तीव्र थर्मल प्रक्रियाको समयमा ASML को सिफारिस गरेको सीमा भन्दा बढी स्टिम-जनित प्रदूषकहरू देखा परेका छन्। यी अन्तरहरूले आणविक स्तरमा ग्याँस डेलिभरीको पुन: इन्जिनियरिङ्ग आवश्यकता पर्दछ-जुन आधुनिक उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरहरूले प्वाइन्ट-अफ-यूज प्यूरिफिकेशन र वास्तविक समयको पीपीटी-स्तरको निगरानी मार्फत सम्बोधन गर्दछ।

उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटर र ग्याँस विश्लेषणद्वारा सक्षम उन्नत अशुद्धि संसूचन

भाग प्रति ट्रिलियन (ppt) स्तरको प्रदूषक संसूचन प्राप्त गर्नु

आधुनिक निर्माण सुविधाहरूको लागि पत्ता लगाउने आवश्यकताहरू पुरानो प्रणालीहरूको तुलनामा लगभग १००० गुणा बढेको छ किनभने एकल अणु प्रदूषकहरूले पनि गम्भीर समस्याहरू उत्पन्न गर्छन्। जब वायुमण्डलीय दबाव आयनीकरण मास स्पेक्ट्रोमेट्रीलाई उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरहरूसँग संयोजन गरिन्छ, यसले परम्परागत प्रति अर्ब भागको तुलनामा लगभग ६०% सम्मको विश्वसनीय प्रति ट्रिलियन भागको पत्ता लगाउने स्तर प्रदान गर्दछ। २ एनएम र ३ एनएम नोडहरूमा अर्धचालक उत्पादनको लागि, यस्तो संवेदनशीलता धेरै महत्वपूर्ण छ। गत वर्षको उद्योग डाटाले केही चिन्ताजनक कुरा देखाएको छ: ५ पीपीटीको अक्सिजन वा हाइड्रोकार्बनको प्रदूषणको स्तरले सबै क्षेत्रमा उत्पादनको उपजलाई १२% देखि १८% सम्म घटाउन सक्छ।

भाप शुद्धता प्रणालीहरू र बहु-घटक ग्याँस विश्लेषण उपकरणहरू बीचको सहकार्य

अत्यधिक शुद्ध भाप उत्पादनलाई तुरुन्त ग्यास मोनिटरिङ्गसँग संयोजन गर्दा निर्माण वातावरणमा प्रदूषक पदार्थहरूमाथि राम्रो नियन्त्रण बन्छ। उदाहरणका लागि, जब ग्यास एनालाइजरले उड्ने कार्बनिक यौगिकहरूको मात्र २.७ पार्ट्स प्रति ट्रिलियन मात्रा महसुस गर्छ, भाप शुद्धिकरण प्रणालीले पानीको उपचारको सेटिङ्गलाई लगभग तुरुन्तै समायोजित गर्दछ। नतिजा? २०२३ का प्रक्रिया सम्बन्धी प्रतिवेदनहरू अनुसार ३०० मिमी वेफरहरूको संसोधन गर्ने अर्धचालक कारखानाहरूमा कणहरूसँग सम्बन्धित समस्याहरूमा लगभग ७०% कमी आउँछ। यी सुविधाहरूले चिप निर्माणमा प्रयोग हुने एटमिक लेयर डिपोजिशन मेशिनहरूका लागि महत्वपूर्ण भएको कारण ०.१ डिग्री सेल्सियस भन्दा कममा तापक्रम स्थिर राख्छन्। आईएसओ क्लास १ क्लिनरुम मानकहरूको भागका रूपमा अहिले धेरै शीर्ष अर्धचालक उत्पादकहरूले यस्तो प्रकारको प्रणाली एकीकरण आवश्यकता राख्न थालेका छन्।

एफएक्यू

अर्धचालक फ्याब्समा उच्च शुद्धता भाप जेनेरेटरहरू किन महत्वपूर्ण छन्?

उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरहरू सेमिकन्डक्टर निर्माणमा आवश्यक हुन्छन् किनभने तिनीहरूले आणविक स्तरमा अत्यधिक सफाइ निश्चित गर्दछन्, जुन 2nm र 3nm को सानो प्रक्रिया नोडहरूका लागि महत्वपूर्ण छ। यो सफाइ दोषहरूलाई रोक्न र उपकरणको कार्यक्षमतालाई गम्भीर रूपमा प्रभावित गर्न सक्ने सङ्क्रमण टार्ने कारणले उत्पादन वृद्धि गर्दछ।

उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरहरू कसरी काम गर्छन्?

यी जेनेरेटरहरूले आयनहरू, कार्बनिक पदार्थहरू र धातुहरू सहितका अशुद्धिहरूलाई हटाउन ट्रिपल डिस्टिलेशन र अल्ट्रा-लो पार्टिकुलेट फिल्टरहरू जस्ता उन्नत शुद्धिकरण विधिहरू प्रयोग गर्छन्। यसले अत्यन्त निम्न अशुद्धि स्तरहरू बनाए राख्नका लागि वास्तविक समयको निगरानी प्रविधिहरू पनि प्रयोग गर्छ जुन कठोर उत्पादन मानकहरूलाई पूरा गर्दछ।

उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरहरूले सेमिकन्डक्टर उत्पादनमा के आर्थिक लाभहरू ल्याउँछन्?

उच्च शुद्धता स्टिम जेनेरेटरले दोषहरू घटाउन मद्दत गर्दछ, जसले गर्दा उत्पादन दर बढाउँछ। यो सुधारले उत्पादन क्षमता कायम राखि दोषपूर्ण उत्पादनहरूको पुनःकार्य आवश्यकता घटाएर निर्माण सुविधाहरूलाई लाखौं डलर बचत गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

3nm भन्दा सानो फ्याब्रिकेशनमा दूषणका चुनौतीहरू के हुन्?

3nm भन्दा सानो नोडहरू आफ्नो सानो आकारका कारण दोषहरू प्रति अत्यधिक संवेदनशील हुन्छन्। एकल अशुद्धि अणुले पनि कार्यक्षमतामा क्षति पुर्‍याउन सक्छ, जसले गर्दा संचालन निरंतरता र उत्पादन दर कायम राख्न अगाडिको अशुद्धि संस्करण र परिष्करण प्रणालीको आवश्यकता पर्दछ।