EN
Precizna kontrola temperature: Uklanjanje mikro-defekta u litografiji i graviranju
Zašto je stabilnost ± 0,1 °C neprikosnovena za litografiju ispod 7nm i etranje visokog omjera aspekata
U sub-7nm procesnim čvorovima, toplotne varijacije veće od ± 0,1 °C mogu rezultirati oštrim promjenama dimenzija. To je zbog fotohemijskih reakcija na EUV litografiju. Studije su pokazale da toplotne varijacije od 0,1 °C mogu rezultirati povećanjem dimenzija od približno 0,15 nm (studije slučaja o toplotnom inženjerstvu, 2023). Neustavnost reziranja visokog omjera aspekta može dovesti do nekonzistentnih uglova zida, koji se povećavaju putem otpora za približno 18% i smanjuju prinos za 3-5% po obruci. To objašnjava zašto je većina proizvođača počela da koristi dvostruke hladnjake za poluprovodnike. Ovi sistemi sa dvostrukim petljom imaju nezavisne krugove hladnog sredstva koji apsorbuju toplotne šokove od odvojenih alata za proces. Ovi sistemi su znatno bolji od tradicionalnih sistema sa jednim krugom, koji pate od velikih toplotnih promena zbog iznenadnih promena u opterećenju alata. Ovo je posebno važno za obradu ispod 7 nm, gdje se stvaraju izuzetno visoke strukture visokog omjera strana (100:1). Normalna toplotna kašnjenja mogu uzrokovati značajno sušenje na obruci.
Kako toplotni drift uzrokuje fotoresistnu špagu, gruboću i greške preklapanja
Termalni odlazak i izlaganje fotoresistentima pokreću tri korelirana načina kvarova:
1. da se Odsekavanje: Neizrađeni ostaci ostaju u 12nm rovovima kada su brzine hlađenja nekontrolisane i padaju ispod 0,1°C/s
2. - Šta? U slučaju da se proizvod ne koristi za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju u proizvodnji proizvoda koji se upotrebljavaju za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju za Eng. (Ustavni ured)
3. - Šta? Greške preklapanja: Za svako pomak od 0,1 °C, diferencijalno širenje u silicijumskom oblaku i mrežama uzrokuje pogrešno poravnanje od 0,25 nm
Ovi defekti zajedno čine 62% parametričnog gubitka prinosa u 5nm čvorovima. S dvostrukim krugom hladnjaka koji osiguravaju ograničenje unakrsne kontaminacije u toplotnoj zoni, komore za graviranje mogu ostati stabilne na ±0,05 °C dok su litografski alati na slobodno određenim postavkama.
Nezavisno hlađenje sa dva kola: omogućava istovremenu podršku više procesa
Hladnja različitih alatanpr. 12°C čistila za obloge i 65°C brzi termički procesoribez prekograničnih smetnji
Upravljanje ekstremnim temperaturnim razlikama je veoma važno u savremenoj proizvodnji poluprovodnika. Dok su čistilice oblaka potrebni za rad na oko 12 stepeni Celzijusa da bi se sprečila kontaminacija oblaka, brzi termički procesori moraju raditi na 65 stepeni Celzijusa da bi pravilno aktivirali dopante. Zbog temperaturnih razlika, standardni hladnjači, sa samo jednim krugom, imaju problema kada "hladni" dijelovi apsorbuju toplotu iz "vrelog" procesa, što dovodi do brze promjene temperature od plus ili minus 3 do 5 stepeni. Zbog toga su dual-circuit chillerovi sve više potrebni. Dvostruki krugovi hlađenja potpuno hlade cevi, omogućavajući potpunu separaciju hladnjaka. Svaka strana sadrži sopstveni kompresor i upravljačke elemente. Jedna strana drži čistače na 12,2 stepena Celzijusa, dok druga drži RTP alate na 65,3 stepena Celzijusa. Ova hladnjačka separacija gotovo potpuno zaustavlja neželjeni prenos energije između krugova. To rezultira manje problema sa nedovoljnim uklanjanjem otpora u čistačima i boljom jednakošću aktivacije dopanta u RTP-u. Kao što je prijavljeno u Semiconductor Engineering prošle godine, ova metoda je poboljšala upotrebu alata za ~ 22 % i ublažila probleme s prinosom povezani sa istovremenim radom više procesa.
Ohladimo se bez prekida
Poluprovodnici su dizajnirani da budu toplotno osetljivi. Oprezno ih hladimo da bi se izbjegle promjene temperature, gdje moramo držati samo ± 0,1 °C. Da bi se održavali krugovi za kontrolu temperature, jedan po jedan, dvostruki krugovi omogućavaju krugovima da se sistem neprekidno prebaci jedan na drugi za kontrolu temperature. Izgubici od vafrova vredni hiljade dolara su sačuvani. Čak i održavanje koje moramo da uradimo da ih natjeramo da zaustave hladnjake, kao što su punjenje, popravak pumpe itd. neće uzrokovati prekid proizvodnje. Za litografiju veza koja je zahtevala samo sitne temperature, ova zaštita je veoma kritična.
Zašto poluprovodnički hladnjači sa dva kola dovode do značajnog smanjenja MTTR-a u poređenju sa prethodnim generacijama sistema sa jednim krugom?
Zbog nezavisnih krugova hlađenja, timovi za održavanje mogu riješiti probleme u nekim regionima ili područjima bez potpunog isključenja sistema, što rezultira smanjenjem prosječnog vremena za popravak (MTTR) za gotovo 40%. Ovo je u potpunoj suprotnosti sa starijim dizajnima za jedno kolo. Rješavanje problema se radi u manje vremena (oko 66% brže). Kada se radi o kvaru, tehničari su posvećeni tom određenom kvaru kola dok ostatak sistema nastavlja da radi na svom potrebnom postavljenom mjestu. Da bi se riješili kvarovi u starijim sistemima, čak i manje održavanje zahtijevalo je da se sistem potpuno isključi. Dizajn paralelnog kola nudi operaterima tri ključne prednosti koje imaju za cilj da maksimiziraju vrijeme rada:
- sposobnost održavanja dok je sistem u funkciji
- Modularna struktura komponenti sistema
- Čista zonizacija za brzo prepoznavanje problema
Ovaj dizajn optimizira vrijeme rada i ukupnu efikasnost sistema. OEE ima pozitivan uticaj jer se obavljaju zadatci održavanja koji obično dovode do isključenja sistema, kao što su zamjena kompresora i čišćenje kotlova.
Ukupni troškovi vlasništva i uticaj na prinos: izračunavanje ROI-a poluprovodničkih hladnjaka sa dva kruga
Početna cijena kupovine hladnjaka sa jednim krugom može biti niža, ali sa svih strana, hladnjaki sa dva krugova sa poluprovodnicima na kraju su jeftiniji zbog uštede u radu i zaštite prinosa proizvodnje. Ugrađena redundantnost štiti hladnjake od oštećenih temperaturnih ekskurzija. Prema izveštaju u časopisu Semiconductor Digest prošle godine, samo jedan sat temperaturnog pomaka tokom procesa graviranja može uništiti 740.000 dolara u obrucima. Pored operativnih ušteda, troškovi održavanja su niži. Facilities Engineering Journal je 2023. godine objavio da sistemi ove vrste zahtevaju 41% manje održavanja. U skladu sa člankom 6. stavkom 1. ovog pravilnika, za potrebe primjene ovog pravilnika, proizvođač mora imati pristup svim potrebnim tehničkim i tehničkim potrebama za proizvodnju električne energije. Mnogi proizvođači, uzimajući u obzir sve gore navedene faktore, procjenjuju da su njihove ukupne troškove vlasništva u periodu od pet godina u prosjeku 18% niži od prethodnih modela. Ono što je najznačajnije je da je brzina kojom se isplaćaju početne investicije ono što se zaista izdvaja. Mnoge fabrike za proizvodnju velikih količina dobijaju povraćaj investicije za samo 14 do 26 mjeseci zbog povećanja ukupne efikasnosti opreme za 22%.
Često se postavljaju pitanja
Zašto je stabilnost temperature ± 0,1°C kritična u proizvodnji poluprovodnika?
Litografija ispod 7nm i procesi graviranja visokog omjera aspekata su izuzetno osetljivi, a vrlo mala toplotna varijacija može dovesti do dimenzionalnih i strukturnih nesavršenosti, koje su negativne za prinos i performanse.
Kako hladnjači sa dva kola poboljšavaju proizvodnju poluprovodnika?
Povećana preciznost kontrole temperature i manji izazovi održavanja omogućavaju hladnjači sa dva kola.
Koje su troškove dobrobiti dvostrukih hladnjaka?
Troškovi hladnjaka sa dva kruga opravdani su uštedama zbog poboljšane energetske efikasnosti, manjih troškova održavanja, zaštite od gubitaka prinosa zbog fluktuacija temperature i brzog povratka ulaganja.