Vervaardiging van gasdistributiesystemen in de halfgeleiderindustrie Nederland

Bij de fabricage van halfgeleiders doen gassen al het werk en krijgen lasers alle aandacht. Terwijl lasers transistorpatronen in silicium etsen, bestaat het etsmiddel dat eerst het silicium afzet en de laser afbreekt om complete circuits te maken uit een reeks gassen. Het is niet verrassend dat deze gassen, die worden gebruikt om microprocessors te ontwikkelen via een meertrapsproces, een hoge zuiverheid hebben. Naast deze beperking hebben velen van hen nog andere zorgen en beperkingen. Sommige gassen zijn cryogeen, andere zijn corrosief en weer andere zijn zeer giftig.

Al met al maken deze beperkingen het vervaardigen van gasdistributiesystemen voor de halfgeleiderindustrie tot een aanzienlijke uitdaging. Materiaalspecificaties zijn veeleisend. Naast materiaalspecificaties is een gasdistributiearray een complexe elektromechanische reeks van onderling verbonden systemen. De omgevingen waarin ze worden geassembleerd zijn complex en overlappen elkaar. De uiteindelijke fabricage vindt ter plaatse plaats als onderdeel van het installatieproces. Orbitaal solderen helpt bij het voldoen aan de hoge specificaties van de gasdistributie-eisen en maakt de productie in krappe, uitdagende omgevingen beter beheersbaar.

Hoe de halfgeleiderindustrie gassen gebruikt

Voordat we proberen de fabricage van een gasdistributiesysteem te plannen, is het noodzakelijk om op zijn minst de basisprincipes van de productie van halfgeleiders te begrijpen. In de kern gebruiken halfgeleiders gassen om bijna-elementaire vaste stoffen op een zeer gecontroleerde manier op een oppervlak af te zetten. Deze afgezette vaste stoffen worden vervolgens gemodificeerd door het introduceren van extra gassen, lasers, chemische etsmiddelen en warmte. De stappen in het brede proces zijn:

Afzetting: Dit is het proces waarbij de initiële siliciumwafel wordt gemaakt. Siliciumvoorlopergassen worden in een vacuümdepositiekamer gepompt en vormen dunne siliciumwafels door chemische of fysieke interacties.

Fotolithografie: Het fotogedeelte heeft betrekking op lasers. In het hogere extreme ultraviolette lithografie (EUV) spectrum dat wordt gebruikt om chips met de hoogste specificaties te maken, wordt een koolstofdioxidelaser gebruikt om de microprocessorcircuits in de wafer te etsen.

Etsen: Tijdens het etsproces wordt halogeen-koolstofgas in de kamer gepompt om geselecteerde materialen in het siliciumsubstraat te activeren en op te lossen. Dit proces graveert de lasergedrukte schakelingen effectief op het substraat.

Doping: Dit is een extra stap die de geleidbaarheid van het geëtste oppervlak verandert om de exacte omstandigheden te bepalen waaronder de halfgeleider geleidt.

Gloeien: Bij dit proces worden reacties tussen waferlagen veroorzaakt door verhoogde druk en temperatuur. In wezen voltooit het de resultaten van het vorige proces en creëert het de definitieve processor in de wafer.

Kamer- en lijnreiniging: De gassen die in de voorgaande stappen zijn gebruikt, vooral etsen en doping, zijn vaak zeer giftig en reactief. Daarom moeten de proceskamer en de gasleidingen die deze voeden, worden gevuld met neutraliserende gassen om schadelijke reacties te verminderen of te elimineren, en vervolgens worden gevuld met inerte gassen om het binnendringen van verontreinigende gassen uit de buitenomgeving te voorkomen.

Gasdistributiesystemen in de halfgeleiderindustrie zijn vaak complex vanwege de vele verschillende gassen die hierbij betrokken zijn en de strakke controle van de gasstroom, temperatuur en druk die in de loop van de tijd moet worden gehandhaafd. Dit wordt verder gecompliceerd door de ultrahoge zuiverheid die voor elk gas in het proces vereist is. De gassen die in de vorige stap zijn gebruikt, moeten uit de leidingen en kamers worden gespoeld of anderszins worden geneutraliseerd voordat de volgende stap van het proces kan beginnen. Dit betekent dat er een groot aantal gespecialiseerde leidingen is, interfaces tussen het gelaste buizensysteem en de slangen, interfaces tussen de slangen en buizen en de gasregelaars en sensoren, en interfaces tussen alle eerder genoemde componenten en de kleppen en afdichtingssystemen. ontworpen om te voorkomen dat pijpleidingen van de aardgasvoorziening worden verwisseld.

Bovendien zullen de buitenkant van cleanrooms en speciale gassen worden uitgerust met bulkgastoevoersystemen in cleanroomomgevingen en gespecialiseerde besloten ruimtes om eventuele gevaren in het geval van accidentele lekkage te beperken. Het lassen van deze gassystemen in zo'n complexe omgeving is geen gemakkelijke taak. Met zorg, aandacht voor detail en de juiste apparatuur kan deze taak echter met succes worden volbracht.

Productie van gasdistributiesystemen in de halfgeleiderindustrie

De materialen die worden gebruikt in halfgeleidergasdistributiesystemen zijn zeer variabel. Ze kunnen zaken omvatten zoals met PTFE beklede metalen buizen en slangen om zeer corrosieve gassen te weerstaan. Het meest voorkomende materiaal dat wordt gebruikt voor leidingen voor algemeen gebruik in de halfgeleiderindustrie is 316L roestvrij staal - een roestvrijstalen variant met een laag koolstofgehalte. Als het gaat om 316L versus 316, is 316L beter bestand tegen interkristallijne corrosie. Dit is een belangrijke overweging bij het omgaan met een reeks zeer reactieve en potentieel vluchtige gassen die koolstof kunnen aantasten. Bij het lassen van 316L roestvrij staal komen minder koolstofneerslagen vrij. Het vermindert ook de kans op korrelgrenserosie, wat kan leiden tot putcorrosie in lassen en door hitte beïnvloede zones.

Om de kans op leidingcorrosie, die leidt tot corrosie en vervuiling van de productlijn, te verminderen, is 316L roestvrij staal, gelast met puur argon-beschermgas en met wolfraamgas afgeschermde lasrails, de standaard in de halfgeleiderindustrie. Het enige lasproces dat de controle biedt die nodig is om een ​​zeer zuivere omgeving in procesleidingen te behouden. Geautomatiseerd orbitaal lassen is alleen beschikbaar in de distributie van halfgeleidergas