Proizvodnja distribucijskih sustava plinova u poluprovodnikarskoj industriji

U izrađivanju poluprovodnika, plinovi obavljaju sve poslove, a laseri dobivaju sve pažnju. Iako laseri očuvaju uzorke tranzistora u silicij, prvi očuvanje koje deposituje silicij i razlaže laser kako bi se napravili potpuni krugovi je serija plinova. Nije iznenađujuće da su ti plinovi, koji se koriste za razvoj mikroprocesora kroz vištapski proces, visoke čistoće. Osim ovog ograničenja, mnogi od njih imaju druge brige i ograničenja. Neki od plinova su kriogeni, drugi su korozivni, a još neki su visoko toksični.

Ukupno uzet, ove ograničenje čine proizvodnju distribucijskih sustava plinova za poluprovodničku industriju značajnim izazovom. Specifikacije materijala su zahtjevne. Pored specifikacija materijala, distribucijska matrica plina je složena elektromehanička matrica međusobno povezanih sustava. Okruženja u kojima se montiraju su složena i preklapajuća. Konačna fabriciranja odvija se na lokaciji kao dio procesa instalacije. Orbitalno žigovanje pomaže da se ispoštuju visoke specifikacije zahtjeva distribucije plinova dok istovremeno čini proizvodnju u uskim, izazovnim okruženjima upravljivijom.

Kako poluprovodnička industrija koristi plinove

Prije nego što se pokuša planirati izradu distribucijskog sustava plinova, potrebno je razumjeti barem osnove proizvodnje poluprovodnika. U suštini, poluprovodnici koriste plinove za odlaganje skoro čistih tvari na površinu na vrlo kontroliran način. Ove odlagane tvari zatim modificiraju uvodenjem dodatnih plinova, laserova, kemikalija za etčanje i topline. Koraci u širem procesu su:

Odlaganje: To je proces stvaranja početnog kremenijevog talasa. Kremenijevi prethodnici plinovi se pumpaju u vakuumski odlagalni sustav i formiraju tanke kremenijeve tale putem kemikalnih ili fizičkih interakcija.

Fotolitografija: Fotosekcija se odnosi na laserove. U visokofrekventnom ekstremno ultraljubičastom litografiji (EUV) koja se koristi za izradu najvišeg standarda čipova, korišten je laser ugljičnog dioksida za očiscavanje mikroprocesorske cirkuitere u talas.

Gravanje: Tijekom procesa gravanja, halogen-ugljičan plin se pumpa u komoru kako bi se aktivirao i raspao odabrane materijale u kremenijem podložju. Taj proces učinkovito izgravi laser-ispisani krug na podložje.

Doping: To je dodatni korak koji mijenja provedivost gravenog površina kako bi se odredile točne uvjete pod kojima poluprovodnik provodi.

Otopljivanje: U ovom procesu, reakcije između slojeva ploče izazivaju se visokim tlakom i temperaturom. Suštinski, taj proces zaključuje rezultate prethodnog procesa i stvara završeni procesor u ploči.

Čišćenje komore i linija: Plinovi koji se koriste u prethodnim koracima, posebno za izrezivanje i dopiranje, često su vrlo toksični i reaktivni. Zbog toga je potrebno napuniti obradnu komoru i plinske cijevi koje joj pružaju plin neutralizirajućim plinovima kako bi se smanjile ili eliminirale štetne reakcije, a zatim je potrebno napuniti neaktivanim plinovima kako bi se sprečio dolazak bilo kakvih kontaminirajućih plinova iz vanjskog okružja.

Sustavi distribucije plinova u poluprovodničkoj industriji često su složeni zbog mnogih različitih plinova koji su u igri i stroge kontrole protoka plina, temperature i tlaka koja moraju biti održavane tijekom vremena. To se dalje komplikira zbog ultra-visoke čistoće koja je potrebna za svaki plin u procesu. Plinovi koji se koriste u prethodnom koraku moraju biti izbjegnuti iz cijevi i komora ili na neki drugi način neutralizirani prije nego što može početi sljedeći korak procesa. To znači da postoji veliki broj specijaliziranih cijevi, sučelja između spojene cijevne sustava i šiljaka, sučelja između šiljaka i cijevi te regulatora plina i senzora, te sučelja između svih ranije spomenutih komponenti i ventilima i zaklopnim sustavima dizajniranim za sprečavanje zarobljivanja prirodne pline iz cijevi.

Osim toga, vanjske dijelove čistih soba i specijalnih plinova bit će opremljene sustavima za masovno snabdijevanje plinom u okruženju čistih soba i posebnim ograničenim područjima kako bi se smanjili bilo koji rizici u slučaju slučajnog prometa. Spajanje ovih plinskih sustava u tako složenom okruženju nije lako zadatak. Međutim, sa pažnjom, brinom o detaljima i pravim opremom, ovaj zadatak može biti uspješno obavljen.

Proizvodnja sustava distribucije plina u poluprovodničkoj industriji

Materijali koji se koriste u sustavima za distribuciju plinova u poluprovodničkoj industriji su vrlo različiti. Mogu uključivati stvari poput cijevi i šlačeva od metala obloženog PTFE-om kako bi se otporovale izuzetno korozivnim plinovima. Najčešći materijal koji se koristi za općenito cijevovanje u poluprovodničkoj industriji je nerđavi čelik 316L - varijanta nerđavega čelika s niskim sadržajem ugljika. Kada je riječ o 316L u usporedbi s 316, 316L je otporniji na međuzrnčastu koroziju. To je važan faktor kada se radi s rasponom izuzetno reaktivnih i potencijalno volatilnih plinova koji mogu korozirati ugljik. Zavarivanje nerđavega čelika 316L oslobađa manje ugljičnih precipitata. Također smanjuje rizik od erozije granica zrna, što može dovesti do piting korozije u zarubama i zonama utjecaja topline.

Da bi se smanjila mogućnost korozije cijevi što može dovesti do korozije i kontaminacije proizvodne linije, 316L nerđajući čelik spojen čistim argonim štitnim plinom i tungstenim štitnim plinom za spajanje je standard u poluprovodničkoj industriji. Jedini postupak spajanja koji pruža kontrolu potrebnу da bi se održao visokostaran okružništа u procesnoj cijevi. Automatizirano orbitalno spajanje dostupno je samo u distribuciji plinova u poluprovodničkoj industriji.