Tillverkning av gasdistributionssystem inom halvledarindustrin Sverige

I halvledartillverkning gör gaser allt arbete och lasrar får all uppmärksamhet. Medan lasrar etsar transistormönster till kisel, är etsningen som först avsätter kislet och bryter ner lasern för att göra kompletta kretsar en serie gaser. Det är inte förvånande att dessa gaser, som används för att utveckla mikroprocessorer genom en flerstegsprocess, är av hög renhet. Utöver denna begränsning har många av dem andra bekymmer och begränsningar. Vissa av gaserna är kryogena, andra är frätande och ytterligare andra är mycket giftiga.

Sammantaget gör dessa begränsningar tillverkning av gasdistributionssystem för halvledarindustrin till en stor utmaning. Materialspecifikationerna är krävande. Förutom materialspecifikationer är en gasdistributionsmatris en komplex elektromekanisk uppsättning av sammankopplade system. Miljöerna där de monteras är komplexa och överlappande. Sluttillverkning sker på plats som en del av installationsprocessen. Orbital lödning hjälper till att uppfylla de höga specifikationerna för gasdistributionskrav samtidigt som tillverkning i trånga, utmanande miljöer blir mer hanterbar.

Hur halvledarindustrin använder gaser

Innan man försöker planera tillverkningen av ett gasdistributionssystem är det nödvändigt att förstå åtminstone grunderna för halvledartillverkning. I dess kärna använder halvledare gaser för att avsätta nästan elementära fasta ämnen på en yta på ett mycket kontrollerat sätt. Dessa avsatta fasta ämnen modifieras sedan genom att införa ytterligare gaser, lasrar, kemiska etsmedel och värme. Stegen i den breda processen är:

Avsättning: Detta är processen för att skapa den ursprungliga kiselskivan. Kiselprekursorgaser pumpas in i en vakuumavsättningskammare och bildar tunna kiselskivor genom kemiska eller fysiska interaktioner.

Fotolitografi: Fotosektionen hänvisar till lasrar. I det högre extrema ultravioletta litografiska spektrumet (EUV) som används för att tillverka chips med högsta specifikation, används en koldioxidlaser för att etsa in mikroprocessorkretsarna i skivan.

Etsning: Under etsningsprocessen pumpas halogen-kolgas in i kammaren för att aktivera och lösa ut valda material i kiselsubstratet. Denna process graverar effektivt de lasertryckta kretsarna på substratet.

Doping: Detta är ett ytterligare steg som ändrar ledningsförmågan hos den etsade ytan för att bestämma de exakta förhållandena under vilka halvledaren leder.

Glödgning: I denna process utlöses reaktioner mellan skivskikten av förhöjt tryck och temperatur. I huvudsak slutför den resultatet av den föregående processen och skapar den slutförda processorn i skivan.

Rengöring av kammare och ledningar: Gaserna som användes i de föregående stegen, särskilt etsning och dopning, är ofta mycket giftiga och reaktiva. Därför måste processkammaren och gasledningarna som matar den fyllas med neutraliserande gaser för att minska eller eliminera skadliga reaktioner och sedan fyllas med inerta gaser för att förhindra inträngning av förorenande gaser från den yttre miljön.

Gasdistributionssystem i halvledarindustrin är ofta komplexa på grund av de många olika gaserna som är involverade och den strikta kontrollen av gasflöde, temperatur och tryck som måste upprätthållas över tiden. Detta kompliceras ytterligare av den ultrahöga renhet som krävs för varje gas i processen. Gaserna som användes i föregående steg måste spolas ut ur ledningarna och kamrarna eller på annat sätt neutraliseras innan nästa steg i processen kan påbörjas. Detta innebär att det finns ett stort antal specialiserade linjer, gränssnitt mellan det svetsade rörsystemet och slangarna, gränssnitt mellan slangarna och rören och gasregulatorerna och sensorerna samt gränssnitt mellan alla de tidigare nämnda komponenterna och ventilerna och tätningssystemen. utformad för att förhindra att förorening av naturgasförsörjningen rör sig från att bytas ut.

Dessutom kommer renrumsexteriörer och specialgaser att utrustas med bulkgasförsörjningssystem i renrumsmiljöer och specialiserade slutna utrymmen för att mildra eventuella faror i händelse av oavsiktligt läckage. Att svetsa dessa gassystem i en så komplex miljö är ingen lätt uppgift. Men med omsorg, uppmärksamhet på detaljer och rätt utrustning kan denna uppgift utföras framgångsrikt.

Tillverkar gasdistributionssystem inom halvledarindustrin

Materialen som används i distributionssystem för halvledargas är mycket varierande. De kan inkludera saker som PTFE-fodrade metallrör och slangar för att motstå starkt korrosiva gaser. Det vanligaste materialet som används för generella rörledningar inom halvledarindustrin är 316L rostfritt stål - en variant av rostfritt stål med låg kolhalt. När det gäller 316L kontra 316 är 316L mer motståndskraftig mot intergranulär korrosion. Detta är ett viktigt övervägande när man hanterar en rad mycket reaktiva och potentiellt flyktiga gaser som kan korrodera kol. Svetsning av 316L rostfritt stål frigör mindre kolutfällningar. Det minskar också risken för korngränserosion, vilket kan leda till gropkorrosion i svetsar och värmepåverkade zoner.

För att minska risken för korrosion av rörledningar som leder till korrosion och kontaminering i produktlinjen är 316L rostfritt stål svetsat med ren argonskyddsgas och volframgasskyddade svetsskenor standarden inom halvledarindustrin. Den enda svetsprocessen som ger den kontroll som behövs för att upprätthålla en miljö med hög renhet i processrör. Automatiserad orbitalsvetsning är endast tillgänglig i halvledargasdistribution