Produkcja systemów dystrybucji gazu w przemyśle półprzewodników Polska

W produkcji półprzewodników całą pracę wykonują gazy, a całą uwagę skupiają lasery. Podczas gdy lasery wytrawiają wzory tranzystorów w krzemie, trawiącym, które jako pierwsze osadza krzem i rozkłada laser, tworząc kompletne obwody, jest szereg gazów. Nic dziwnego, że gazy te, które są wykorzystywane do opracowywania mikroprocesorów w wieloetapowym procesie, charakteryzują się wysoką czystością. Oprócz tego ograniczenia wiele z nich ma inne obawy i ograniczenia. Niektóre z gazów są kriogeniczne, inne są żrące, a jeszcze inne są wysoce toksyczne.

Podsumowując, te ograniczenia sprawiają, że produkcja systemów dystrybucji gazu dla przemysłu półprzewodników jest poważnym wyzwaniem. Specyfikacje materiałów są wymagające. Oprócz specyfikacji materiałowych układ dystrybucji gazu jest złożonym układem elektromechanicznym połączonych ze sobą systemów. Środowiska, w których są montowane, są złożone i nakładają się na siebie. Ostateczna produkcja odbywa się na miejscu w ramach procesu instalacji. Lutowanie orbitalne pomaga spełnić wysokie wymagania dotyczące dystrybucji gazu, jednocześnie ułatwiając produkcję w ciasnych, wymagających środowiskach.

Jak przemysł półprzewodników wykorzystuje gazy

Przed przystąpieniem do planowania produkcji systemu dystrybucji gazu konieczne jest zrozumienie przynajmniej podstaw produkcji półprzewodników. W swej istocie półprzewodniki wykorzystują gazy do osadzania na powierzchni niemal elementarnych ciał stałych w wysoce kontrolowany sposób. Te osadzone ciała stałe są następnie modyfikowane poprzez wprowadzenie dodatkowych gazów, laserów, chemicznych środków trawiących i ciepła. Etapy szerokiego procesu to:

Osadzanie: Jest to proces tworzenia początkowej płytki krzemowej. Gazy będące prekursorami krzemu są pompowane do komory do osadzania próżniowego i tworzą cienkie płytki krzemowe w wyniku interakcji chemicznych lub fizycznych.

Fotolitografia: Sekcja fotografii dotyczy laserów. W widmie litografii ekstremalnego ultrafioletu (EUV) wykorzystywanego do wytwarzania chipów o najwyższych parametrach, do wytrawiania obwodów mikroprocesora w płytce wykorzystuje się laser na dwutlenku węgla.

Trawienie: Podczas procesu trawienia do komory pompowany jest gaz halogenowo-węglowy, który aktywuje i rozpuszcza wybrane materiały w podłożu krzemowym. Proces ten skutecznie graweruje wydrukowane laserowo obwody na podłożu.

Domieszkowanie: Jest to dodatkowy etap, który zmienia przewodność wytrawionej powierzchni w celu określenia dokładnych warunków, w jakich półprzewodnik przewodzi.

Wyżarzanie: W tym procesie reakcje pomiędzy warstwami płytek są wywoływane przez podwyższone ciśnienie i temperaturę. Zasadniczo finalizuje wyniki poprzedniego procesu i tworzy gotowy procesor w płytce.

Czyszczenie komory i linii: Gazy stosowane w poprzednich etapach, zwłaszcza podczas trawienia i domieszkowania, są często wysoce toksyczne i reaktywne. Dlatego komora procesowa i zasilające ją przewody gazowe muszą być wypełnione gazami neutralizującymi w celu ograniczenia lub wyeliminowania szkodliwych reakcji, a następnie wypełnione gazami obojętnymi, aby zapobiec przedostawaniu się jakichkolwiek gazów zanieczyszczających ze środowiska zewnętrznego.

Systemy dystrybucji gazu w przemyśle półprzewodników są często złożone ze względu na wiele różnych gazów i ścisłą kontrolę przepływu gazu, temperatury i ciśnienia, które muszą być utrzymywane w czasie. Sprawę dodatkowo komplikuje bardzo wysoka czystość wymagana dla każdego gazu w procesie. Gazy użyte w poprzednim etapie muszą zostać wypłukane z przewodów i komór lub zneutralizowane w inny sposób, zanim będzie można rozpocząć kolejny etap procesu. Oznacza to, że istnieje duża liczba wyspecjalizowanych linii, interfejsów pomiędzy systemem rur spawanych a wężami, interfejsów pomiędzy wężami i rurkami a regulatorami i czujnikami gazu oraz interfejsami pomiędzy wszystkimi wcześniej wymienionymi komponentami a zaworami i systemami uszczelniającymi zaprojektowane tak, aby zapobiec wymianie zanieczyszczenia rurociągu dostarczającego gaz ziemny.

Ponadto zewnętrzne pomieszczenia pomieszczeń czystych i gazy specjalne zostaną wyposażone w systemy masowego dostarczania gazu w środowiskach pomieszczeń czystych i wyspecjalizowanych obszarach zamkniętych, aby złagodzić wszelkie zagrożenia w przypadku przypadkowego wycieku. Spawanie tych systemów gazowych w tak złożonym środowisku nie jest łatwym zadaniem. Jednak przy staranności, dbałości o szczegóły i odpowiednim sprzęcie zadanie to można wykonać z sukcesem.

Produkcja systemów dystrybucji gazu w przemyśle półprzewodników

Materiały stosowane w półprzewodnikowych systemach dystrybucji gazu są bardzo zmienne. Mogą obejmować takie elementy, jak metalowe rury i węże pokryte PTFE, odporne na silnie korozyjne gazy. Najpopularniejszym materiałem stosowanym na rurociągi ogólnego przeznaczenia w przemyśle półprzewodników jest stal nierdzewna 316L – odmiana stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla. Jeśli chodzi o 316L w porównaniu do 316, 316L jest bardziej odporny na korozję międzykrystaliczną. Jest to ważne do rozważenia w przypadku szeregu wysoce reaktywnych i potencjalnie lotnych gazów, które mogą powodować korozję węgla. Spawanie stali nierdzewnej 316L uwalnia mniej wydzieleń węgla. Zmniejsza także ryzyko erozji granic ziaren, która może prowadzić do korozji wżerowej w spoinach i strefach wpływu ciepła.

Aby zmniejszyć ryzyko korozji rurociągów prowadzącej do korozji i zanieczyszczenia linii produktów, standardem w branży półprzewodników jest stal nierdzewna 316L spawana w osłonie czystego argonu i szyny spawalnicze w osłonie gazu wolframowego. Jedyny proces spawania zapewniający kontrolę niezbędną do utrzymania wysokiej czystości środowiska w rurociągach procesowych. Zautomatyzowane spawanie orbitalne jest dostępne tylko w przypadku dystrybucji gazu półprzewodnikowego