Cén fáth a bhfuil criathraí fuaraithe faba leictreonaigh riachtanach i bplandanna faba?

Na nua-aimseartha de stadú teasa do phitolitreagrafa faoi 7nm agus do dheimhní EUV.

Chun struchtúir leictreonaice a thógáil níos lú ná 7nm, is gá an leibhéal athraithe teochta a rialú agus a bheith faoi smacht, rud atá beagán amhrasach go dtí seo. Ní mór go mbíonn córas litografaithe Ultraviolet Extreem (EUV) ag obair ag teocht stádach ± 0.01°C. Is é sin chomh ionann le teocht stádach a bhaint amach don phool t-amháin iomlán ag leibhéal ±0.0005°C. Ag na tomhais is lú, tugann athruithe teochta leathnú agus comhshrú teochta ar ábhair na gclúdaigh agus ar chúlra na mbordanna, agus mar sin (a) díthriallta ón bhforlíneáil réamhshocraithe (na slíthe solais an-precise a úsáidtear chun gné bheag a aspórtáil) agus (b) titim na slíthe solais. Tá na dúshláin seo ann freisin le litografaithe le himbhualadh. Tugann athrú beag ar teocht, mar shampla 0.1°C, athruithe ar an t-inndiús aistriúcháin fluidic. Ina theannta sin, tugann sé staid as fócais ar na patrúin. Is é seo an fachtóir gan stad, agus i ndáiríre an príomhfhachtóir is tábhachtaí le breathnú air i gcoitinne leis na modúil cumhachta nua EUV a bhfuil díomhaíocht cumhachta acu níos mó ná 500kW/m². Má níl an teocht stádach go dtí leibhéal ard cruinneála, beidh an sprioc príomha an tionscail ar scála nanaiméadar ar fáil, ach beidh na comphoirt leictreonacha mícheart.

Tionchar Teicniúil an Driofa Teirmigh a Chéannaíonn an Chillier ar Chruinneas Leathnaithe i bhforgábáil seimiconduchtóirí

Tá buntáiste uathúil ag córas chillier i bhforgábáil seimiconduchtóirí ar chruinneas leathnaithe, is é sin cruinneas leis an mbaineann iad le chéile iolrach shreapán de shilicón. Tá tionchar ag teocht na gcóras chillier ar na wafer, mar gheall air seo, go mbeidh leathnú ar na wafer silicón ina gcaoi gach céim theirmigh a thagann ón chillier, suas le 2.6μm/m. Ag lárchiorcal wafer 300 mm, is féidir leis an leathnú seo a bheith suas le 3 nm as a leathnaithe. Is féidir le próiseáis mhonaraithe chip 5 nm casta ach 1.7 nm as a leathnaithe. Tá sé tábhachtach freisin an tionchar a bhaineann le driofa teirmigh ar staid lithography an oiriúnaithe. Mar a deir na hinnealtóirí, tá tionchar cúsach ag na driofa ar an ‘craobh meicniúil’ a úsáidtear sa lithography, rud a fheabhsaíonn na hearráidí beaga cheana féin maidir le suíomh an oiriúnaithe agus a fhágann go mbíonn siad níos mó agus níos mó le húsáid.

Nuair a tharlaíonn míshaligneáil na mblianta, is féidir fadhbanna tromchúiseacha a chruthú mar shamhlú nó bearnaí sa chiorcad. Tá an cineál míbhuanais seo ag fágáil gur chaill na monaróirí thart ar $740,000 an uair (Institiúid Ponemon, 2023). Tá scagairí nua-aimseartha casta le bainistíocht intinneach an lucht tarraingthe agus is féidir leo an teocht a choimeád staible go dtí +/- 0.005 céim Celsius. Ceadaíonn sé sin go dtógfar na seimhi-chondamóirí le cruinneas criticiúil +/- 0.15 nm chun buntáis mhaith a bhaint amach.

Caighdeáin do Dhromanna Glana agus do Chruinneas Leachtanna i Seimhi-Chondamóirí

Inteigríocht an Chonair Leachtanna agus Rialú Partaí

Ní mór chillers a úsáidtear i sistéimeanna fuaraithe do phlannta fabhrála semiconductors a choinneáil ag leibhéal ISO Rang 1-4 chun litografáil ultraviolet iongair (EUV) agus na céimeanna eile den mhonarú a chaomhnú. D’fhéadfadh aon thuarastalaí aeir níos mó ná 0.1 micreon a bheith ina bhfadhb don spriocú ar bhainne an-ghanbh, níos lú ná 5 nanaméadar. Tá cosáin an réimse fuaraithe i gceartchuidí chillers an-aimseartha sealadóireachta go hiomlán agus úsáideann siad tógáil as stáinléan ardcháilí mar atá i dtreoilíní oibríochta. Úsáideann na chillers seo scagairí don truailleadh móilíneach casta chomh maith le scagairí HEPA chun a chinntiú go mbíonn brú difreálach dearfach agus tuarastalaí aeir níos lú ná 1 in aghaidh an méitreacha ciúbach ag an méid 0.1 micreon. Cinntíonn na tomhaltas an-éagsúla seo nach dtiocfaidh tuarastalaí a ndéanfaidh damáiste don optaic na mbainne litografála ASML. Rialaítear ráta na n-earrachtaí ar bhainne go dtí níos lú ná 0.01 in aghaidh an cheintiméadar cearnóg. Tá na gléasanna seo luachthar thar dhá mhilión dollar agus tá siad an-íogair don leagan isteach optaice.

Rogha Míreanna Cúltaca a Chosnaíonn an Corróis agus Comhlíonacht le Uisce De-ionaithe (≥18.2 MΩ·cm)

Ní mór do chillearaí fuaraithe fabraicí semiconductoirí córas uisce tharbhtháirge (UPW) a sholáthar le pointí gach aistriú teasa >18.2 MΩ·cm ina n-éileann (i.e. >99.999999% de na hiontais iolraí). Ní oibríonn cillearaí fuaraithe tionsclaíochta caighdeánacha anseo mar gheall ar choróis galvanach i alaítí copair-nicil a scaoileann meitilí isteach sa chiorcal fuaraithe. Mar sin, dearthaítear réitigh an ghluaisteáin seo le:

- Ciorcail leictreolaíochta 316L/904L d’fhuaime stáinléimthe.
- Sliabhanna pasiúnaithe nach mbreithníonn ócsaíd iarainn.
- Sínteáin neamh-mheatail (Kalrez® FFKM) a fhanann ag athrú teochta.

Cuirteann an dearadh seo cosc ar thitim na n-éileann go dtí <18.0 MΩ·cm a chuireann le scáthú na bhfocasach—mícheart a chostas $740,000/i ndeachaigh (Tuarascáil Tuarastail SEMI, Tiomáintí Caillteanais Torthaí i bhFabraicí an Nód Aird, 2023). I gcomparáid le córais leibhéal na bpríomhchuid, ní mór do chillearaí fuaraithe semiconductoirí freisin a bheith in ann aghaidh a thabhairt do phermeáid an cheimiceáin gortaithe, mar shampla HF, tríd an idiraghaidh le h-equipéimint.

Ag Méadú Faoi Bhráid an Táirgeachta ar Fhad na Beatha agus ar Tháirgeadh le Trí Chilleara Fuaraithe Ionadacha Saineolais i gCóras Fuaraithe Semiconductors

Méadrú ar Chailltean Táirgeachta: An Míbhuanas ± 0.3°C agus Aon Ghlacacht le Míbhuanais (SEMI F47)

Tá go leor cúiseanna ann, mar shampla cumaíochta míbhuanais, chun teocht shuimiúil a chaomhnú i dteach tionsclaíochta semiconductors. Is míbhuanais maraíodóir iad na míbhuanais, agus de réir straitéis bainistíochta míbhuanais sa tionscal semiconductors, is é an míbhuanais a bhaint amach an príomh-mholtóir. Má ní féidir le teach tionsclaíochta semiconductors comhlíonadh na caighdeáin SEMI F47, beidh 1.5–3% níos lú chipanna á dtáirgeadh ar gach 100 wafer mar gheall ar mhíbhuanais maraíodóir. Is cailltean mór airgid iad an tsiolcan atá caillte, ach is costas fíor-mhór an t-athrú teochta ar úsáid an tionscail agus ar an méadú a thagann leis sin ar chostais an t-úsáide. Tá an tionscail, mar shampla laisréin UV iontacha (EUV) agus seomraí eitse, go háirithe íogair do chuairteanna teochta, agus tá siad oiriúnach don ghiorraíocht teochta a thagann leis an méadú seo ar chostais an t-úsáide agus ar am gan oibriú, agus is é seo 18%.

Seo a fhoréigean gur féidir le pláintí réamhchumasaigh nua-aimseartha airgead a chaitheamh ar chóras fuarú a chaithfidh teochtaí a choimeád laistigh de raon de chéim 0.05 céim Celsius os cionn nó faoi. Tugann an cruinneas seo seachrán, cosnaíonn sé tacar reatha luachmhar milliún dollar, agus soláthraíonn sé leibhéil tástála cothrománacha a dteastaíonn ó bainistir na dtionscadal chun brabús sláintiúil a thacaíocht.

An Chóras Fuaraithe Tionscail a Mheasúnú go Cothrománach agus a Ghinmhíniú do Lucht Páirteach Proiseas

Nuair a chóltar tionscadal fabhrála semiconductors, éagsúla iad na riachtanais théirmice. Ní mór an fuarú a bheith ceart-mhéidithe, saincheaptha, nó tiocfaidh gach cineál fadhb. Beidh an chillers móra ag timpeallú ar aghaidh agus ar ais ró-chothrom agus le himeacht ama beidh siad ag cailliúint cumhachta agus ag briseadh na gcomhpháirtí a thosaíonn agus a stopann ró-chothrom. Ní féidir leis na beaga coimeád an raon criticiúil +/- 0.3 céim nuair a bhíonn lárionad ar an gcumhacht. Caithfidh sé seo a bheith ina chúis le hoscailt i gcríocha criticiúla a tá á dtáirgeadh agus mar a fheicimid, is fachtóir cáil mhór é teocht. Chun é sin a chur in aghaidh, cuirimid córais saincheaptha agus teicneolaíocht smaointe PID chliste chun leibhéil an fhuaraithe a adhjustáil mar a athraíonn na coinníollacha. Trí choinneáil smaointe PID chliste le hábhair athrú faise (phase change materials) speisialta mar shorcha téirmice, tá an comhcheangal ceart ag inrealtóirí chun míchualachtaí a laghdú agus fuinneamh a shábháil. Seiceálann na custaiméirí sábháilteachta idir 25 agus 30 faoin gcéad i gcomparáid le chillers cumhachta sábháilte standúin.

Ceisteanna Coitianta  

Cén fáth a bhfuil an staidréacht théirmice tábhachtach i bhfabhráil semiconductors?

Is é an t-ullmhú teochta ríthábhachtach i bhforgáil semiconductors mar gheall ar dhearcaíocht go mbeidh athruithe teochta ina dhiaidh sin i mbun próiseas mhícheart i bhforgáil semiconductors, agus mar sin, comhpháirteanna míchualaithe agus gan fheidhm cheart.

Cad iad na himpleachtaí a thagann le díbhrú teochta a chuireann na fuaróirí ar bun?

D’fhéadfadh díbhrú teochta a chuireann na fuaróirí ar bun an t-ailtireacht neamhchothroime ar bhlianta siliciúim a chruthú. I dtoradh air sin, d’fhéadfadh sé seo bac a chur ar chiorcuit gearr de shiliciúim agus costais tháirgeachta a ardú mar gheall ar mhoillithe sa tháirgeacht.

Ar aghaidh cé acu an gcabhraíonn na fuaróirí nua-aimseartha le caighdeáin seomra glana agus glanmhalartachta leithscéil a bhaint amach?

Cabhríonn na fuaróirí nua-aimseartha le caighdeáin seomra glana a bhaint amach trí úsáid a bhaint as slíghéara le haghaidh réamhghlaineanna sealaithe agus ábhair a chosnaíonn an t-iarbhír, rud a chaomhnóidh intinneacht an chip.