ייצור מערכות חלוקת גז בענף המוליכים למחצה

בייצור מוליכים למחצה, גזים עושים את כל העבודה והלייזרים מקבלים את כל תשומת הלב. בעוד לייזרים מבצעים דפוסי טרנזיסטור ETCH לסיליקון, התחריט שמפקד תחילה את הסיליקון ומפרק את הלייזר לייצור מעגלים שלמים הוא סדרת גזים. אין זה מפתיע שהגזים הללו, המשמשים לפיתוח מעבדי מיקרו בתהליך רב-שלבי, הם בעלי טוהר גבוה. בנוסף למגבלה זו, לרבים מהם יש חששות ומגבלות אחרות. חלק מהגזים הם קריוגניים, אחרים מאכלים, ואחרים רעילים ביותר.

בסך הכל מגבלות אלה הופכות את ייצור מערכות חלוקת הגז לתעשיית המוליכים למחצה לאתגר ניכר. מפרטים חומריים הם תובעניים. בנוסף למפרט החומרים, מערך חלוקת גז הוא מערך אלקטרומכני מורכב של מערכות קשורות זו בזו. הסביבות בהן הם מורכבים מורכבים וחופפים. ייצור סופי מתרחש באתר כחלק מתהליך ההתקנה. הלחמה מסלולית מסייעת לעמוד במפרטים הגבוהים של דרישות חלוקת הגז תוך הפיכת ייצור בסביבות הדוקות ומאתגרות לניהול יותר.

כיצד ענף המוליכים למחצה משתמש בגזים

לפני שתנסה לתכנן ייצור מערכת הפצת גז, יש להבין לפחות את היסודות של ייצור מוליכים למחצה. בבסיסה, מוליכים למחצה משתמשים בגזים כדי להפקיד מוצקים כמעט אלמנטליים על משטח באופן מבוקר מאוד. לאחר מכן, מוצקים מופקדים אלה משתנים על ידי הצגת גזים נוספים, לייזרים, תחריטים כימיים וחום. השלבים בתהליך הרחב הם:

תצהיר: זהו תהליך יצירת הוופל הסיליקון הראשוני. גזי מבשר סיליקון נשאבים לתא להפקדת ואקום ויוצרים פרוס סיליקון דק דרך אינטראקציות כימיות או פיזיות.

פוטוליטוגרפיה: קטע הצילום מתייחס ללייזרים. בספקטרום האולטרה סגול האולטרה סגול הקיצוני (EUV) המשמש לייצור שבבי המפרט הגבוהים ביותר, משמש לייזר פחמן דו חמצני לחריטת מעגלי המיקרו -מעבד אל תוך הוופל.

תחריט: במהלך תהליך התחריט, גז הלוגן-פחמן נשאב לתא להפעלה ולהמיס חומרים נבחרים במצע הסיליקון. תהליך זה חוזר ביעילות את המעגלים מודפסים בלייזר על המצע.

סמים: זהו צעד נוסף שמשנה את המוליכות של המשטח החרוט כדי לקבוע את התנאים המדויקים שבהם מתנהלת המוליך למחצה.

חישול: בתהליך זה התגובות בין שכבות הוופל מופעלות על ידי לחץ וטמפרטורה מוגבהים. בעיקרו של דבר, הוא מסיים את תוצאות התהליך הקודם ויוצר את המעבד הסופי בוופר.

ניקוי חדר וקווים: הגזים המשמשים בשלבים הקודמים, במיוחד תחריט וסמים, הם לרוב רעילים מאוד ומגיבים. לפיכך, יש למלא את תא התהליכים וקווי הגז המזינים אותו בגזים מנטרלים כדי להפחית או לבטל תגובות מזיקות, ואז למלא בגזים אינרטיים כדי למנוע חדירה של כל גזים מזוהמים מהסביבה החיצונית.

מערכות חלוקת הגז בענף המוליכים למחצה מורכבות לרוב בגלל הגזים הרבים השונים המעורבים והשליטה ההדוקה על זרימת הגז, הטמפרטורה והלחץ שיש לשמור לאורך זמן. זה מסובך עוד יותר על ידי הטוהר הגבוה במיוחד הנדרש לכל גז בתהליך. יש לשטוף את הגזים המשמשים בשלב הקודם מהקווים והתאים או לנטרול בדרך אחרת לפני שהשלב הבא של התהליך יכול להתחיל. המשמעות היא שיש מספר גדול של קווים מתמחים, ממשקים בין מערכת הצינור המרותכת לצינורות, ממשקים בין הצינורות לצינורות לבין הרגולטורים והחיישנים של הגז, וממשקים בין כל הרכיבים שהוזכרו בעבר לבין שסתומים ומערכות איטום שנועדו למנוע זיהום צנרת של אספקת הגז הטבעי.

בנוסף, חיצוני חדר נקי וגזים מיוחדים יהיו מצוידים במערכות אספקת גז בתפזורת בסביבות חדר נקי ובאזורים מוגבלים מתמחים כדי להקל על כל סכנות במקרה של דליפה מקרית. ריתוך מערכות גז אלה בסביבה כה מורכבת אינו משימה קלה. עם זאת, בזהירות, תשומת הלב לפרטים הקטנים והציוד הנכון, ניתן להשיג משימה זו בהצלחה.

ייצור מערכות חלוקת גז בענף המוליכים למחצה

החומרים המשמשים במערכות חלוקת גז מוליכים למחצה משתנים מאוד. הם יכולים לכלול דברים כמו צינורות מתכת וצינורות מרופדים PTFE כדי להתנגד לגזים מאכלים מאוד. החומר הנפוץ ביותר המשמש לצנרת למטרות כלליות בתעשיית המוליכים למחצה הוא נירוסטה 316L - גרסת נירוסטה נמוכה בפחמן. כשמדובר ב- 316L לעומת 316, 316L עמיד יותר בפני קורוזיה בין -גזעית. זהו שיקול חשוב בעת התמודדות עם מגוון גזים תגוביים מאוד ועלולים להיות נדיפים שיכולים לאשש פחמן. ריתוך 316L נירוסטה משחרר פחות משקעי פחמן. זה גם מצמצם את הפוטנציאל לשחיקת גבול התבואה, מה שעלול להוביל לקורוזיה בריתוכים ובאזורים שנפגעו בחום.

כדי להפחית את האפשרות של צנרת קורוזיה המובילה לקורוזיה וזיהום של קו מוצרים, נירוסטה 316L מרותכת בגז מגן על ארגון טהור ומסילות ריתוך מוגנות בגז טונגסטן הוא התקן בענף המוליכים למחצה. תהליך הריתוך היחיד המספק את השליטה הדרושה לשמירה על סביבת טוהר גבוהה בצנרת תהליכים. ריתוך מסלול אוטומטי זמין רק בהפצת גז מוליכים למחצה