การผลิตระบบจำหน่ายก๊าซในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ประเทศไทย

ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ก๊าซจะทำหน้าที่ทั้งหมดและเลเซอร์จะได้รับความสนใจทั้งหมด ในขณะที่เลเซอร์กัดรูปแบบทรานซิสเตอร์ลงในซิลิคอน การกัดที่สะสมซิลิกอนในขั้นแรกและสลายเลเซอร์เพื่อสร้างวงจรที่สมบูรณ์นั้นเป็นชุดของก๊าซ จึงไม่น่าแปลกใจที่ก๊าซเหล่านี้ซึ่งใช้ในการพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ผ่านกระบวนการหลายขั้นตอน มีความบริสุทธิ์สูง นอกเหนือจากข้อจำกัดนี้แล้ว หลายแห่งยังมีข้อกังวลและข้อจำกัดอื่นๆ ก๊าซบางชนิดเป็นแบบไครโอเจนิกส์ ก๊าซบางชนิดมีฤทธิ์กัดกร่อน และก๊าซบางชนิดยังมีพิษสูง

โดยรวมแล้ว ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้ระบบการจ่ายก๊าซในการผลิตสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นความท้าทายอย่างมาก ข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุเป็นที่ต้องการ นอกเหนือจากข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุแล้ว แผงจ่ายก๊าซยังเป็นแผงระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ซับซ้อนของระบบที่เชื่อมต่อถึงกัน สภาพแวดล้อมที่ประกอบชิ้นส่วนเหล่านี้มีความซับซ้อนและทับซ้อนกัน การผลิตขั้นสุดท้ายเกิดขึ้นที่ไซต์งานโดยเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการติดตั้ง การบัดกรีแบบวงโคจรช่วยให้เป็นไปตามข้อกำหนดระดับสูงของข้อกำหนดในการจ่ายก๊าซ ในขณะที่ทำให้การผลิตในสภาพแวดล้อมที่คับแคบและท้าทายสามารถจัดการได้มากขึ้น

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ใช้ก๊าซอย่างไร

ก่อนที่จะพยายามวางแผนการผลิตระบบจำหน่ายก๊าซ จำเป็นต้องเข้าใจพื้นฐานการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เป็นอย่างน้อย ที่แกนกลาง เซมิคอนดักเตอร์ใช้ก๊าซเพื่อสะสมของแข็งใกล้ธาตุบนพื้นผิวในลักษณะที่มีการควบคุมสูง จากนั้นของแข็งที่สะสมอยู่เหล่านี้จะถูกปรับเปลี่ยนโดยการเติมก๊าซ เลเซอร์ สารกัดกร่อนทางเคมี และความร้อนเพิ่มเติม ขั้นตอนในกระบวนการกว้างๆ คือ:

การสะสม: นี่คือกระบวนการสร้างเวเฟอร์ซิลิคอนเริ่มต้น ก๊าซสารตั้งต้นของซิลิคอนจะถูกปั๊มเข้าไปในห้องสะสมสุญญากาศ และก่อตัวเป็นเวเฟอร์ซิลิคอนบาง ๆ ผ่านปฏิกิริยาทางเคมีหรือกายภาพ

Photolithography: ส่วนภาพถ่ายหมายถึงเลเซอร์ ในสเปกตรัมการพิมพ์หินอัลตราไวโอเลตขั้นสุดขีด (EUV) ที่สูงกว่าที่ใช้เพื่อสร้างชิปที่มีข้อกำหนดสูงสุด เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกนำมาใช้เพื่อกัดวงจรไมโครโปรเซสเซอร์ลงในเวเฟอร์

การแกะสลัก: ในระหว่างกระบวนการกัด ก๊าซฮาโลเจน-คาร์บอนจะถูกปั๊มเข้าไปในห้องเพื่อกระตุ้นและละลายวัสดุที่เลือกในซับสเตรตซิลิกอน กระบวนการนี้จะแกะสลักวงจรที่พิมพ์ด้วยเลเซอร์ลงบนพื้นผิวอย่างมีประสิทธิภาพ

การเติม: นี่เป็นขั้นตอนเพิ่มเติมที่จะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของพื้นผิวที่แกะสลักเพื่อกำหนดสภาวะที่แน่นอนที่เซมิคอนดักเตอร์ดำเนินการ

การหลอม: ในกระบวนการนี้ ปฏิกิริยาระหว่างชั้นเวเฟอร์จะถูกกระตุ้นโดยความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น โดยพื้นฐานแล้ว จะสรุปผลลัพธ์ของกระบวนการก่อนหน้าและสร้างโปรเซสเซอร์ที่สรุปผลในเวเฟอร์

การทำความสะอาดห้องและท่อ: ก๊าซที่ใช้ในขั้นตอนก่อนหน้านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกัดและการเติม มักจะเป็นพิษสูงและเกิดปฏิกิริยาได้ ดังนั้น ห้องกระบวนการและท่อจ่ายก๊าซจะต้องเต็มไปด้วยก๊าซที่ทำให้เป็นกลางเพื่อลดหรือกำจัดปฏิกิริยาที่เป็นอันตราย จากนั้นจึงเติมก๊าซเฉื่อยเพื่อป้องกันการบุกรุกของก๊าซที่ปนเปื้อนจากสภาพแวดล้อมภายนอก

ระบบจ่ายก๊าซในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มักจะซับซ้อนเนื่องจากมีก๊าซหลายชนิดที่เกี่ยวข้อง และการควบคุมการไหลของก๊าซ อุณหภูมิ และความดันอย่างเข้มงวดซึ่งต้องได้รับการดูแลอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้มีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษซึ่งจำเป็นสำหรับก๊าซแต่ละชนิดในกระบวนการ ก๊าซที่ใช้ในขั้นตอนก่อนหน้าจะต้องถูกชะล้างออกจากท่อและห้องเพาะเลี้ยง หรือทำให้เป็นกลางก่อนที่จะเริ่มขั้นตอนถัดไปของกระบวนการได้ ซึ่งหมายความว่ามีสายเฉพาะจำนวนมาก ส่วนเชื่อมต่อระหว่างระบบท่อเชื่อมและท่อ ส่วนเชื่อมต่อระหว่างท่อและท่อกับตัวควบคุมแก๊สและเซ็นเซอร์ และส่วนเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบทั้งหมดที่กล่าวมาก่อนหน้านี้กับวาล์วและระบบซีล ออกแบบมาเพื่อป้องกันการปนเปื้อนในท่อส่งก๊าซธรรมชาติจากการเปลี่ยนออก

นอกจากนี้ ภายนอกห้องคลีนรูมและก๊าซพิเศษจะได้รับการติดตั้งระบบจ่ายก๊าซจำนวนมากในสภาพแวดล้อมห้องคลีนรูมและพื้นที่จำกัดเฉพาะ เพื่อบรรเทาอันตรายใดๆ ในกรณีที่เกิดการรั่วไหลโดยไม่ได้ตั้งใจ การเชื่อมระบบแก๊สเหล่านี้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย อย่างไรก็ตาม ด้วยความเอาใจใส่ ความเอาใจใส่ในรายละเอียด และอุปกรณ์ที่เหมาะสม งานนี้ก็สามารถบรรลุผลสำเร็จได้

การผลิตระบบจำหน่ายก๊าซในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

วัสดุที่ใช้ในระบบจำหน่ายก๊าซเซมิคอนดักเตอร์มีความผันแปรสูง ซึ่งอาจรวมถึงสิ่งต่างๆ เช่น ท่อโลหะที่บุด้วย PTFE และสายยางเพื่อต้านทานก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง วัสดุทั่วไปที่ใช้สำหรับการวางท่อทั่วไปในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์คือเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ซึ่งเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมประเภทคาร์บอนต่ำ เมื่อพูดถึง 316L กับ 316 316L มีความทนทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนมากกว่า นี่เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเมื่อต้องรับมือกับก๊าซที่เกิดปฏิกิริยาและอาจระเหยได้สูงหลายชนิดที่สามารถกัดกร่อนคาร์บอนได้ การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม 316L จะปล่อยตะกอนคาร์บอนน้อยลง นอกจากนี้ยังช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการกัดเซาะของขอบเกรน ซึ่งอาจนำไปสู่การกัดกร่อนแบบรูพรุนในรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน

เพื่อลดความเป็นไปได้ของการกัดกร่อนของท่อที่นำไปสู่การกัดกร่อนและการปนเปื้อนของสายผลิตภัณฑ์ เหล็กสแตนเลส 316L ที่เชื่อมด้วยก๊าซป้องกันอาร์กอนบริสุทธิ์และรางเชื่อมป้องกันก๊าซทังสเตนจึงเป็นมาตรฐานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการเชื่อมเพียงหนึ่งเดียวที่ให้การควบคุมที่จำเป็นในการรักษาสภาพแวดล้อมที่มีความบริสุทธิ์สูงในท่อกระบวนการ การเชื่อมแบบวงโคจรอัตโนมัติมีเฉพาะในการจ่ายก๊าซเซมิคอนดักเตอร์เท่านั้น