EN
Qanday qilib tozaligi yuqori bo'lgan bug' generatori ifloslanish xavfini kamaytiradi
Zamonaviy yarimo'tkazgich fabrikalarida tozaligi yuqori bo'lgan bug' generatorining muhim roli
2nm va 3nm yarimo'tkazgich tugunlarida aralashmalar darajasiga bo'lgan e'timollikning ortishi
2 nm va 3 nm li jarayon tugunlariga yetganda yarim o'tkazgichlar ishlab chiqarish korxonalari jiddiy ifloslanish muammolariga duch keladi. Har bir 10^12 bug' zarrasiga bitta uglevodorod molekulasining kirib ketishi moslamani ishdan chiqarishiga yetarli. Avvalgi 7 nm va undan yuqori tugunlar bilan ishlaganda ishlab chiqaruvchilar har bir milliardga bir qismini tashkil qiluvchi aralashmaga chidamli bo'lishlari mumkin edi. Lekin hozir 3 nm li ishlab chiqarish uchun ularning tozaligi trillionga bir qismini tashkil qilishi kerak. Bu avvalgisiga qaraganda ming marta tozaroq degani. Nega shunchalik qat'iy talablarga ega? Hozirgi tranzistorlar eshiklarini ataylab aytganda, ularning eni atiga 12 dan 15 silikon atomlarini tashkil qiladi. Angstrom darajasidagi hatto eng maydasi aralashmalar ham kvant tashabbus effektlarini buzadi va eshik oksidlarining butunligini qo'polaydi, bu asosan qurilmalar to'g'ri ishlamasligi demakdir.
Qanday qilib bug' hosil qiluvchi molekulyar darajadagi tozalikni ta'minlaydi
Bugungi kunda yuqori tozalikdagi bug' hosil qiluvchilar molekulyar darajada tozalikning ajoyib darajasiga erishadi, chunki ular uch martta distillyatsiya jarayonlariga ega va 0.001 mikrongacha bo'lgan zarralarni fil'trlaydigan maxsus filtrdan foydalanadi. Mazkur tizimlar asosan 99.9999% ionlar, organik moddalar, metallar va boshqa zararli moddalarni olib tashlaydi. Bu jihat ayniqsa muhim, chunki ishlab chiqarish jarayonida bug' fotorezistiv qoplamalar yoki kremniy plastinkalarga ta'sir qiladi. Eng yangi avlod tizimlarning ba'zilari mass-spektr yordamida amaldagi monitoring qilish imkonini beradigan, shuningdek, aralashuv darajasini trillionda 5 qismdan kamroq saqlab turadi. Bu jihat esa hozirgi kunda hamma tomonidan gapirilayotgan Sanoat 4.0 aqlli ishlab chiqarish standartlariga javob berish zarurati bilan izohlanadi.
Ishlanma: 3 nm tugunli ishlab chiqarish zavodida joriy etish
Bir katta yarim o'tkazgich ishlab chiqaruvchi o'z oksidlanish va temperatsiya jarayonlarida yuqori tozalikdagi bug' generatorlarini joriy qilganda plastinka etishmovchiliklarida ajoyib kamayishga erishdi. Aslida farq qiluvchi narsa bug' o'tkazuvchanligini 0,055 mikrosiemens/santimetrga yaqin saqlab turuvchi tizimning yopiq tsiklli nazorat mexanizmi edi. Bu avvalgi tizimlarning erishganidan ikki barobar kamroq. Shu tufayli 3 nm FinFET teshiklari yaratilayotganda mahsulotlarni chiqishida belgilovchi 12% oshish kuzatildi. Barcha ishlar boshlanib ketgandan so'ng, zarralar soni 0,1 mikron yoki undan yuqori bo'lgan holda har bir millilitrda atigi 0,2 ta zarracha tashkil etdi. Bu esa shu kabi yuqori aniq ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan SEMI F57 standartlarini oshib ketdi va sifat nazoratida qanchalik yaxshilanish sodir bo'lganligini ko'rsatdi.
Foydalanish nuqtasida (POU) so'nggi ondagi tozalikni kuzatish bilan integratsiya
Hozirgi zamonaviy bug' hosil qiluvchi agregatlar foydalanish nuqtasidagi har bir stantsiyaga o'rnatilgan sensorlar bilan jihozlangan bo'lib, ular uzluksiz ma'lumotlarni markaziy texnik xizmat ko'rsatish tizimlariga yuboradi. Bu tizimlar dastlabki sinovlarda ifloslanish tufayli vujudga keladigan ishdan bo'shashni 25-30% ga kamaytiradi, chunki filtrlar ishdan chiqishidan ikki kundan ortiq vaqtda ularning eskirayotganini aniqlab beradi. AQ bilan aqlli nazorat tizimiga ulanganida, tizim noaniq naqshlarni kuzatish orqali deyarli to'xtovsiz ishlashni ta'minlaydi va ishlash ehtimoli 99,9996% gacha yetadi. Bu esa yiliga o'nlab milliard AQSH dollari turadigan yarimo'tkazgich ishlab chiqarish zavodlari uchun muhim ahamiyatga ega, chunki Ponemon Institutining 2023-yilgi tadqiqotlariga ko'ra, faqatgina bir soat ishdan qo'polash ular uchun 740 ming dollarlik zararga sabab bo'ladi.
Yarimo'tkazgich chiqimi va ishlab chiqarish iqtisodiyoti ustidagi ifloslanish ta'siri
Zarracha va molekulyar aralashmalar nanel organlarida chiqimni qanday kamaytiradi
2 nm va 3 nm li jarayon tugunlariga yetib kelganimizda, xususiyatlar shunchalik maydaboladiki, ular asosan 15 dan 20 gacha atomlardan iborat bo'ladi, bu ularni har qanday ifloslanishga juda nozik qiladi. Taxminan 2 nm o'lchamli maydali zarralar ishlab chiqarish jarayonida EUV litografiya naqshlarini buzib yuborishi mumkin. Shuningdek, kislorod molekulalari yoki gidrokarbon qoldiqlari singari molekulyar ifloslanishlar esa voriq oksid qatlamlarini yemirib tashlash bilan bog'liq muammo ham bor. Oliy mantiqiy mikrosxemalarni ishlab chiqaruvchi fabrikalarda havo molekulyar asoslari (AMB) darajasi milliarddan 0,1 ni tashkil qilsa, ularning chiqimi taxminan 12% kamayadi. Shu qadar nozik bo'lgani tufayli, tozalik xonalari ayrim joylarda ISO 1-sinf standartlaridan ham yuqori shartlarni saqlab turishlari kerak. Ishonchingiz komil bo'lsin, hamkorlar shunchaki ushbu hududlarda nafas olayotganda ham, ularning nafasida yetarli miqdorda ifloslanish bo'ladi, bu yerda o'tay nozik ishlab chiqarish jarayonlarini buzishga qodir.
Yuqori hajmli yarim o'tkazgichlar ishlab chiqarishda nuqsonlarning iqtisodiy narxi
Chiqish hajmi ko'payganda ifloslanish natijasida moliyaviy zarar juda yomonlashadi. Masalan, oyiga taxminan 100 ming plastinkani qayta ishlaydigan zavodni oling. Agar ularning chiqishi 1% pasaysa, yiliga taxminan 58 million AQSH dollari yo'qotishlari mumkin. Shuningdek, zamonaviy plastinka narxi bugungi kunda 30 ming AQSH dolloridan boshlanadi. Yarim o'tkazgichlar sanoasi 2025-yilga kelib 18 ta yangi fabrika qurish rejasini tuzmoqda, demak, ifloslanishni nazorat qilish faqat hozirgi vaqtda pul tejash emas, balki yiliga 740 milliard AQSH dolloriga baholanuvchi butun bozorni ham ta'minlashni anglatadi. Ishlab chiqarish joylarida kerakli joylarga yuqori tozalikdagi bug' hosil qiluvchilarni o'rnatish yordamida qayta ishlash kerak bo'lgan yaroqsiz mahsulotlarni taxminan uchdan biriga qisqartirish mumkin. Bu ishlab chiqaruvchilarga qimmatbaho ishlab chiqarish operatsiyalarida foydani himoya qilish uchun tozalik echimlariga aqlli investitsiya qilish kerakligini ko'rsatadi.
Sub-3 nm li fabrikatsiya masshtablarida tozalikni saqlashda qiyinchiliklar
Tugunlarni masshtablash tufayli nuqsonlarga bo'lgan hisoblanuvchanlik eksponensial ravishda oshadi
3 nm dan kichik tugunlarda nuqsonlarga bo'lgan hisoblanuvchanlik eksponensial ravishda o'sadi — 2024 yilgi Yarim o'tkazgichlarning tozaligi to'g'risidagi hisobotga ko'ra, bitta 0,5 nm zarrasi chip funksiyasining 4% qismini o'chirib qo'yishi mumkin. Hozirgi ishlab chiqarish liniyalari quyidagilarni boshdan kechirmoqda:
- 400% yuqori zarracha nuqson darajasi 5 nm jarayonlariga qiyoslaganda
- 18% plastinka yo'qolishi jarayon gazlaridagi molekulyar aralashmalar bilan bog'liq
- +/-0,1 ppb ifloslanish tebranishlari bilan 0,8% foydali chiqim tebranishlari o'rtasidagi bog'liqlik
Bu muhit kritik oksidlanish bosqichlari uchun 0,1 ppt dan pastroq bug' tozaligini talab qiladi — bunday tozalikni faqat eng yuqori tozalikdagi bug' generatorlari bilan erish mumkin.
An'anaviy filtratsiya cheklovlar: Ular kelajakdagi tozalik talablari bilan nishonlashi mumkinmi?
Sub-3 nm ishlab chiqarish uchun an'anaviy gaz filtratsiyasi uchta asosiy sohada yetarli emas:
| Parametr | Eski tizimlar bilan integratsiya | Talab qilingan xususiyat | Yetishmovchilik kamchiligi |
|---|---|---|---|
| Zarracha filtrlash | µ0,003 µm | <0,0015 µm | 50% |
| Gidrokarbonlarni olib tashlash | 98.7% | 99.9999% | 1,29% |
| Namlik nazorati | ±5 ppb | ±0,3 ppb | 16,6x farq |
So'nggi soha tahlillari 3 nm fabrikalarining 72% da tez isitish jarayonida ASML tomonidan tavsiya etilgan chegara ko'rsatkichlaridan oshib ketayotgan bug'li ifloslantiruvchi moddalarni kuzatishni ko'rsatmoqda. Bu kamchiliklarni molekulyar darajada gaz ta'minotini qayta sozlash talab qiladi — aynan shu masalani hal etish uchun zamonaviy yuqori tozalikdagi bug' generatorlari foydalanish nuqtasida tozalash va haqiqiy vaqtda trilliondan birgacha (ppt) darajadagi nazoratni amalga oshiradi.
Yuqori tozalikdagi bug' generatori va gaz tahlili yordamida murakkab ifloslanishlarni aniqlash
Trilliondan bir (ppt) darajadagi ifloslanishlarni aniqlash
Zamonaviy ishlab chiqarish korxonalarida aniqlash talablari eskirgan tizimlarga qaraganda taxminan ming marta oshdi, chunki hatto bitta molekula ifloslantiruvchilar ham jiddiy muammolarga sabab bo'ladi. Atmosfera bosimi ionlanish mass spektrometriyasi yuqori tozalikdagi bug' generatorlari bilan birlashganda, u an'anaviy milliarddan bitta qism (ppb) tizimlariga qaraganda taxminan 60% yaxshiroq trilyondan bitta qism (ppt) aniqlash darajasini taqdim etadi. 2 nm va 3 nm tugunlarda yarim o'tkazgichlar ishlab chiqarishda bunday hisobga olinadigan sezgirlik juda muhim. O'tgan yili sanoatdan keltirilgan ma'lumotlar bir jihati bilan hayratlanarli narsani ko'rsatdi: kislorod yoki uglevodorodlarning 5 ppt gacha bo'lgan ifloslanish darajasi barcha yo'nalishlarda ishlab chiqarish chiqimini 12% dan 18% gacha kamaytirishi mumkin.
| Axtarish usuli | Sezuvchanlik | 3 nm Tugunlarda Qo'llanilishi |
|---|---|---|
| An'anaviy gaz-xromatografiya mass-spektrometriyasi (GC-MS) | 50 ppb | Oldi protsesslar uchun eskirgan |
| API-MS + Bug' | 0.5 ppt | EUV litografiya kamerasi uchun muhim |
Bug' tozaligi tizimlari va ko'p komponentli gaz tahlil qilish vositalari orasidagi hamkorlik
Eng yuqori toza bug' hosil qilishni gazlarni onlayn nazorat qilish bilan birlashtirish ishlab chiqarish muhitidagi ifloslantiruvchilarni nazorat qilishni yaxshilaydi. Masalan, gaz analizatorlari uchuvchan organik birikmalarning 2,7 trilliondan 1 qismini aniqlab olsachi, bug' tozalash tizimlari suvni tayorlash sozlamalarini deyarli darhol o'zgartiradi. Natijada, 300 mm plastinkalarni qayta ishlash bo'yicha yarim o'tkazgichli zavodlar 2023-yildagi so'nggi jarayon hisobotlariga ko'ra, zarra muammolarida taxminan 70% kamayish kuzatildi. Shuningdek, ushbu korxonalarda mikrochiplarni ishlab chiqarishda foydalaniladigan atom qatlami cho'ktirish mashinalari uchun juda muhim bo'lgan temperaturani 0,1 Selsiy darajadan kamroq barqaror saqlanadi. Hozirda yarim o'tkazgichlarni ishlab chiqaruvchi yetakchi kompaniyalar tomonidan toza xona standartlari sifatida ISO 1-klass talablari amalga oshirilayotgan tizimlarni joriy etish talab qilinadi.
Ko'p so'raladigan savollar
Yarim o'tkazgichli fabrikalarda yuqori tozalikdagi bug' generatorlari nima uchun muhim?
Yuqori tozalikdagi bug' generatorlari yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda zarurdir, chunki ular molekulyar darajada eng yuqori darajadagi tozalikni ta'minlaydi, bu esa 2 nm va 3 nm kabi juda maydaloq jarayon tugunlarida qurilmalarning buzilishini oldini olish va chiqimni oshirish uchun muhimdir.
Yuqori tozalikdagi bug' generatorlari qanday ishlaydi?
Bu generatorlar ionlar, organik moddalar va metallarni o'z ichiga olgan aralashmalarini olib tashlash uchun uch karra distillyatsiya qilish va giper past zarracha filtrlarini kabi yuqori darajali tozalash usullaridan foydalanadi. Shuningdek, ular ishlab chiqarish standartlariga javob berish uchun aralashmalar darajasini juda past darajada saqlash uchun haqiqiy vaqtda monitoring qilish texnologiyalaridan ham foydalanadi.
Yuqori tozalikdagi bug' generatorlarining yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishga iqtisodiy foydasi qanday?
Yuqori tozalikdagi bug' hosil qiluvchilar kamchiliklarni kamaytirish orqali chiqimni oshiradi. Bunday yaxshilanish ishlab chiqarish korxonalariga millionlab dollarni tejash imkonini beradi, chunki yuqori ishlab chiqarish samaradorligi saqlanadi va nuqsonli mahsulotlarni qayta ishlash zarurati kamayadi.
3 nm dan kichikroq o'lchamli yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda ifloslanishning qanday qiyinchiliklari mavjud?
3 nm dan kichik tugunlar o'lchamlari kichik bo'lgani uchun kamchiliklarga juda nozik reaksiya beradi. Hatto bir dona ifloslik molekulasi ham ishlash qobiliyatini buzishi mumkin, shu sababli ishlab chiqarish jarayonining butunligi va chiqimni saqlash uchun murakkab iflosliklarni aniqlash va tozalash tizimlariga ehtiyoj tug'iladi.