Kuinka modulaarinen puolijohdejäähdytin sopeutuu muuttuviin vaatimuksiin?

Modulaarisella suunnittelulla varustetut jäähdytysyksiköt mahdollistavat suljetun silmukan järjestelmän rakentamisen käyttämällä erillisiä, toisistaan riippumattomia kompressoriyksiköitä kullekin jäähdytyspiirille, jolloin ei ole tarvetta yhdelle keskitetylle kompressorille. Hallituissa ja hallitsemattomissa kompressorin pysähtymistilanteissa viereiset, naapuripiirit voivat lisätä tehotasoaan, mikä mahdollistaa jatkuvan jäähdytyksen. Yksilöllinen suunnittelu ja sisäänrakennettu järjestelmä tarjoavat turvavarajärjestelmän tuotantoprosesseihin, ja äärimmäisissä huippukuormitustilanteissa lämpötilat pysyvät käytännössä muuttumattomina – muutos on enintään 0,5 astetta Celsius-asteikolla. Jokainen yksittäinen piiri voidaan säätää toimimaan jopa 15 %:n maksimiteholla. Tämä johtaa merkittäviin käyttökustannusten säästöihin, sillä energian ohjaus voidaan sovittaa tarkasti todelliseen käsittelykapasiteettiin reaaliajassa ilman käyttökustannusten hukkaamista, joka aiheutuisi siitä, että suuria järjestelmiä pitäisi kytkentää jatkuvasti päälle ja pois päältä.

Kuumavaihdettavien moduulien avulla huolto ja laajentaminen voidaan suorittaa puhtaussaleissa ilman, että olemassa olevia prosesseja häiritään. Nämä moduulit liittyvät hyötymoduuleihin, jotka tarjoavat sähköä, jäähdytysnesteitä ja ohjausliitäntöjä sekä ovat sertifioituja puhtaussalikäyttöön luokkaan 100. Huoltotaukojen aikana tekninen henkilökunta vaihtaa jäähtelyyksiköitä tai pumppumoduuleja olemassa oleviin rakenteisiin samalla tavoin kuin IT-henkilökunta vaihtaa palvelinpalkkeja. Etupaneelin kautta tapahtuva pääsy tarkoittaa, että teknisen henkilökunnan ei enää tarvitse päästä pölyisille alueille, mikä vähentää ristisaastumisen riskiä. Vuonna 2023 Semiconductor Engineering -lehti julkaisi artikkelin, jossa esiteltiin useita tapaustutkimuksia. Laitokset, jotka ottivat nämä moduulit käyttöön, vähensivät jäähdytinten laajentamiseen tarvittavaa aikaa 70 %:lla verrattuna perinteisiin menetelmiin, joissa putkiliitokset tehtiin hitsaamalla. Kaikki työt suoritettiin täysin noudattaen ISO-luokan 5 ilmanpuhtaustasoa.

Älykäs kuorman sovitus: Muuttuvan kapasiteetin säädön rooli puolijohdeprosessien automaatiassa

Jäähdytyslaitteen kuorman vaiheistus ja invertteriohjattujen puristimien sykliäminen litografialaitteissa ja etšäyslaitteissa

Modernit modulaariset jäähdytyslaitteet pystyvät tuottamaan jäähdytystehoa, joka on suhteellinen juuri sillä hetkellä tarvittavaan määrään käyttämällä mikroprosessoripohjaisia modulaarisia jäähdytyslaitteita, joissa on useita erillisiä jäähdytyspiirejä, joita voidaan kytkeä päälle tai pois päältä tarpeen mukaan jäähdyttämään tiettyjä piirejä. Lisäksi näihin jäähdytyslaitteisiin integroidut jäähdytysyksiköt (puristimet) eivät ole pelkästään yksinkertaisia päälle/pois-päältä -toimintoja; ne voivat säätää jäähdytystehoaan 10–100 prosenttiin, mikä mahdollistaa lähes välittömän reaktion jäähdytyskuorman vaihteluihin, jotka johtuvat litografiaskannerien ja plasma-kaiverruslaitteiden lämmönerotuksesta puolijohdevalmistuksessa. Näiden edistyneiden ominaisuuksien yhdistelmä mahdollistaa jäähdytyslaitteiden käytön tehokkaalla tavalla ilman, että menetetään kykyä säädellä jäähdytysnesteen lämpötilaa millä tahansa kohdassa ±0,5 °C:n tarkkuudella asetettuun lämpötilaan, vaikka lämpötilan nopeat, merkittävät ja toistuvat muutokset tapahtuisivatkin eri puolijohdevalmistusprosessin vaiheissa.

Moduulikohtaiset moottorit ja virtauksen säätö tarkkaa lämmönjakoa varten

Jäähdytysmoduulit sisältävät näitä suhteellisia moottoroiduja venttiilejä, jotka säätävät jäähdytynäisen virtausta sen mukaan, mitä alapuolella tapahtuu työkaluissa. Tämä mahdollistaa jokaisen moduulin tarjoaman optimaalisen jäähdytyksen jokaiselle erityiselle prosessityökalulle ja estää lämpötilan piikkejä reseptimuutosten tai avoimen kammion oven takia. Järjestelmä käyttää suljettua takaisinkytkentäpiiriä jäähdytynäisen virtauksen säätämiseen reaaliajassa jokaisen prosessin vaihtumisen yhteydessä. Vanhempiin kiinteisiin järjestelmiin verrattuna olemme testanneet 23 %:n vähentymisen lämpöstressistä piilevyissä. Tämä vähentäminen vaikuttaa merkittävästi puolijohdevalmistajiin, jotka joutuvat toimimaan tiukkojen toleranssien puitteissa.

Mukautuva lämpötiläsäätö: TACS optimoi lämpötila-asetusarvoja reaaliajassa

TACS integroituu tehdaslaajuisen MES-järjestelmän kanssa kriittisten altistusvaiheiden lämpötilavakauden varmistamiseksi ±0,1 °C:n tarkkuudella

Lämpötilan automaattinen ohjausjärjestelmä, eli TACS, integroituu valmistustilassa sijaitsevaan ohjausjärjestelmään, mikä mahdollistaa käyttäjien muuttaa lämpötilan säätöarvoja juuri prosessin altistusvaiheen aikana. Lämpötilat, jotka ylittävät +0,1 tai -0,1 astetta Celsius-asteikolla, voivat aiheuttaa mekaanisten komponenttien mittojen hajontaa sekä päällekäisyyden (overlay) hajontaa, mikä voi olla erityisen ongelmallista EUV-litografiassa. TACS käyttää reaaliaikaista tietoa toiminnassa olevista työkaluista samalla kun se säätää painetta eri kammioissa, resistin kemiallista koostumusta ja säteilytasoa ennakoimaan ja lievittämään lämpömuutoksia jäähdytysnesteen virtauksen säätämällä. Järjestelmä jäähdyttää varovaisesti samalla kun se vähentää puristimen kulumaa ja pitää halutun lämpötilan yllä valokemiallisille reaktioille, kun aktiiviset altistukset tapahtuvat.

Kokemuksemme perusteella todellisten tehdasprosessien aikana tällaiset suljetun silmukan säätöjärjestelmät parantavat piirisirujen hyötysuhdetta ja vähentävät energiakustannuksia 15–20 prosenttia, koska ne jäähdyttävät ainoastaan sitä, mikä vaatii jäähdytystä. Lisäksi ne hallinnoivat satunnaisia lämpötilan vaihteluita puhtaassa tilassa, jolloin erästä toiseen erään välinen yhdenmukaisuus säilyy vakaana koko tuotantokauden ajan.

Ennakoiva sopeutuminen: modulaarisen puolijohdekylmäkoneen suorituskyvyn optimointi dataperusteisten ennusteiden ja suljetun silmukan säädön avulla

Kuormien ennustaminen tekoälyllä perustuen historiallisiin työkalujen käyttöön liittyviin tiedoihin ja kammion kiertotietoihin

Tekoäly on pystynyt saavuttamaan keskimäärin lähes 94 %:n tehokkuuden työkalujen käyttödatasta lämmön kertymisen ennustamisessa, jopa 30 minuuttia ennen litografiatyyppisten ja syövyttävien työkalujen lämmön käynnistyskierroksia. Tämä mahdollistaa toimintainsinöörien siirtää jäähdytysresursseja ennen kuin piirimoduulien lämpötilassa tapahtuu vaihtelua. Konetoppujärjestelmät voivat optimoida tiedonkeruun toimintasensoreilta, jotta jäähdytysresurssien ennusteita voidaan säätää reaaliajassa. Optimoidulla jäähdytyksellä kompressorijärjestelmien tarpeeton käyttöaika on vähentynyt 22 %:lla, ja lämpötilan säätö on pidetty alle ± 0,1 °C:n sisällä asetetusta tavoitelämpötilasta.

Tapausraportti: Adaptiivinen asetuspisteen säätö 300 mm:n puolijohdetehdasalueella vähensi energiankulutusta 18 %:lla ilman prosessituotannon hyötysuhteen heikentymistä

Noin 3 200 tunnin vuotuisella säästöllä kompressorin käyttöajasta tämä suljetun silmukan järjestelmä vähensi kompressorin vuotuista käyttöaikaa 3 200 tunnilla ja säilytti viallisten tiukkuuden

Miksi modulaarinen rakenne on tärkeä puolijohdejäähdytysjärjestelmissä?

Modulaarinen rakenne mahdollistaa varmuuskäytön ja tarkoittaa, että yksittäisiä piirejä voidaan käyttää alhaisemmalla tehotasolla, mikä lisää energiansäästöjä ja vähentää häiriöitä tuotantoprosessiin.

Kuinka lämpöautomatisointiohjausjärjestelmä (TACS) toimii?

TACS käyttää tietoja valmistuksen suoritusta ohjaavasta järjestelmästä (MES) prosessin lämpötilan vakauttamiseen ennakoivalla säädöllä (reaaliaikainen ennakoiminen), joka perustuu vaadittaviin jäähdytysmukautuksiin.

Mikä on tekoälyn vaikutus puolijohdejäähdytysjärjestelmiin?

Tekoäly mahdollistaa ennakoivan säädön jäähdytyksen optimoimiseksi, vähentää tarpeetonta kompressorin kytkentä- ja sammutustoimintaa sekä parantaa käyttötehokkuutta.