半導体産業の製造におけるガス供給システムの重要な役割！ 日本

半導体製造では、ガスがすべての作業を行い、レーザーが注目されています。レーザーはシリコンにトランジスタ パターンをエッチングしますが、最初にシリコンを堆積し、レーザーを分解して完全な回路を作成するエッチングは、一連のガスです。多段階のプロセスを通じてマイクロプロセッサを開発するために使用されるこれらのガスが高純度であることは驚くべきことではありません。この制限に加えて、多くのガスには他の懸念事項や制限があります。一部のガスは極低温であり、他のガスは腐食性であり、さらに他のガスは毒性が強いです。

全体として、これらの制限により、半導体業界向けのガス分配システムの製造は大きな課題となっています。材料仕様は厳しいものです。材料仕様に加えて、ガス分配アレイは相互接続されたシステムの複雑な電気機械アレイです。それらが組み立てられる環境は複雑で重複しています。最終的な製造は、設置プロセスの一環として現場​​で行われます。オービタル溶接は、高仕様のガス分配要件を満たすのに役立ち、狭く困難な環境での製造をより管理しやすくします。

半導体産業におけるガスの使用方法

ガス供給システムの製造を計画する前に、少なくとも半導体製造の基礎を理解する必要があります。半導体は基本的に、ガスを使用して、高度に制御された方法で表面にほぼ元素の固体を堆積します。堆積した固体は、追加のガス、レーザー、化学エッチング剤、熱を導入することで変更されます。大まかなプロセスの手順は次のとおりです。

堆積: これは最初のシリコン ウェーハを作成するプロセスです。シリコン前駆体ガスが真空堆積チャンバーに送り込まれ、化学的または物理的な相互作用によって薄いシリコン ウェーハが形成されます。

フォトリソグラフィー: フォトセクションはレーザーを指します。最高仕様のチップを作成するために使用されるより高い極端紫外線リソグラフィー (EUV) スペクトルでは、二酸化炭素レーザーを使用してマイクロプロセッサ回路をウェーハにエッチングします。

エッチング: エッチング プロセスでは、チャンバー内にハロゲン カーボン ガスが注入され、シリコン基板内の選択された材料が活性化され、溶解されます。このプロセスにより、レーザー プリントされた回路が基板上に効果的に刻み込まれます。

ドーピング: これは、エッチングされた表面の導電性を変更して、半導体が伝導する正確な条件を決定する追加の手順です。

アニーリング: このプロセスでは、圧力と温度の上昇によってウェハー層間の反応が引き起こされます。基本的には、前のプロセスの結果を確定し、ウェハー内に完成したプロセッサを作成します。

チャンバーとラインのクリーニング: 前のステップ、特にエッチングとドーピングで使用されるガスは、多くの場合、非常に有毒で反応性があります。したがって、プロセス チャンバーとそれを供給するガス ラインは、有害な反応を軽減または排除するために中和ガスで満たされ、その後、外部環境からの汚染ガスの侵入を防ぐために不活性ガスで満たされる必要があります。

半導体産業のガス供給システムは、多くの異なるガスが関係し、ガス流量、温度、圧力を長期間にわたって厳密に制御する必要があるため、複雑になることがよくあります。これは、プロセスの各ガスに超高純度が要求されることでさらに複雑になります。前のステップで使用されたガスは、プロセスの次のステップを開始する前に、ラインとチャンバーから洗い流すか、中和する必要があります。つまり、多数の特殊なライン、溶接チューブ システムとホース間のインターフェイス、ホースとチューブとガス レギュレーターとセンサー間のインターフェイス、および前述のすべてのコンポーネントとバルブ間のインターフェイス、および天然ガス供給のパイプラインの汚染を防ぐために設計されたシーリング システムが存在することを意味します。

さらに、クリーンルーム外部および特殊ガスには、クリーンルーム環境および特殊な閉鎖エリアにバルクガス供給システムが装備され、偶発的な漏れが発生した場合の危険性を軽減します。このような複雑な環境でこれらのガスシステムを溶接するのは簡単な作業ではありません。しかし、細心の注意と適切な機器があれば、この作業は問題なく完了できます。

半導体産業におけるガス供給システムの製造

半導体ガス供給システムに使用される材料は多種多様です。腐食性の高いガスに耐える PTFE ライニングの金属パイプやホースなどが含まれます。半導体業界の汎用配管に使用される最も一般的な材料は、低炭素ステンレス鋼の一種である 316L ステンレス鋼です。316L と 316 を比較すると、316L の方が粒界腐食に対する耐性が優れています。これは、炭素を腐食させる可能性のある、反応性が高く、揮発性がある可能性のあるさまざまなガスを扱う際に重要な考慮事項です。316L ステンレス鋼を溶接すると、炭素析出物が少なくなります。また、溶接部や熱影響部で孔食腐食を引き起こす可能性のある粒界侵食の可能性も減ります。

配管の腐食による製品ラインの腐食や汚染の可能性を減らすため、純アルゴン シールド ガスとタングステン ガス シールド溶接レールで溶接された 316L ステンレス鋼は、半導体業界では標準となっています。プロセス配管で高純度環境を維持するために必要な制御を提供する唯一の溶接プロセスです。自動オービタル溶接は、半導体ガス分配システムの製造で溶接を完了するために必要な、繰り返し可能なプロセス制御のみを提供します。密閉型オービタル溶接ヘッドは、プロセス領域間の複雑な交差点にある混雑した困難なスペースに対応できるという事実は、このプロセスの大きな利点です。

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