EN
Жылулық тұрақсыздығы тікелей 5 нм-ден кіші тораптарда шығымның төмендеуіне әкеледі
Шығымның төмендеуі эмпирикалық түрде: ±0,3 °C ауытқу – EUV литографиясы кезінде ақаулардың 12–18% артуы
5 нанометрден кіші жартылай өткізгіштік тораптарында экстремалды ультракүлгін (EUV) литографиясы кезінде жылулық тербелістер ±0,3 °C болғанда ақаулар 12–18% артады (Semiconductor Engineering, 2023). Бұл тербелістер линзаның сыну көрсеткіші мен масканың орналасуын өзгертеді, нәтижесінде нанометрлік масштабтағы сипаттамалар өзгереді. Критикалық деңгейде бір нанометрлік ауытқу бүкіл кристаллдың (die) жарамсыз болуына жеткілікті.
Жылулықтың туғызған оверлей қатесі >±0,1°C тұрақсыздықтарға алып келеді, бұл әрбір пластиналарда (wafer) реттелу дәлдігін 3,7 нм-ге төмендетеді
Пластиналардың реттелуі +/- 0,1°C деңгейінен әрбір қабатта 3,7 нм-ге нашарлайды. Бұл 3 нм процесстік тораптың 2,1 нм дәлдік шегінен асады. Дәлдіктің төмендеуі күрделі көп өрнекті микросхемаларда өткізгіштердің бір-бірімен қосылуында, транзисторлық қақпақтардың сіңіруінде және қысқа тұйықталуларда бірнеше мәселеге әкеледі. Ponemon зерттеуінің өткен жылғы деректері бойынша, жеткіліксіз жылу бақылауы бар фабрикалар күнделікті 740 000 долларлық қалдық өнімдерге ие болады. Жоғары дәлдікті жартылай өткізгіштік суытқыштар шығындарды болдырмауға көмектеседі. Бұл суытқыштар жоғары сезімтал процестерге ие технологиялық аймақтардағы жылу ауытқуларын бақылайды.
Жоғары дәлдікті жартылай өткізгіштік суытқыш қалай 0,1°C-тан төмен тұрақтылыққа қол жеткізеді
Екі сатылы PID және модельдік болжамдық бақылаумен жабық циклды микроағындық бақылау
Бүгінгі күні жоғары дәлдікті жартылай өткізгішті суытқыштар суыту сұйығының тұйық циркуляциялық микросуытқыш жүйесі арқылы белсенді температураны реттеу үшін «салқындатып» тұрады. Бұл суытқыштар суыту сұйығының тұйық контуры бойынша орналасқан сенсорлардың көрсеткіштеріне сәйкес суытуды реттейтін екі деңгейлі PID-реттегіштерді қолданады. Реттегіштердің біреуі үлкен температуралық айырмашылықтарды бақылайды, ал екіншісі ±0,01 градус ауқымында реттеу жүргізеді. Бұл реттеу деңгейі жүйенің тұрақтылығын ±0,1 градус шегінде қамтамасыз етеді — бұл жағдай жүйеге қатты жүктеме түскен кезде де сақталады және жүйені ерте тозуға қарсы қорғайды.
Алдыңғы процестің ақпаратын пайдалана отырып, модельдік болжамдық алгоритмдер басқа жүйелермен ынтымақтастықта жылу жүктемелерінің қалай тербелетінін бағалайды. Мәселелер туындамас бұрын осы ақылды жүйелер компрессорлардың айналу жиілігін және ағыс жылдамдығын өзгертеді. Біріктірілген басқару әдістері үшін электр қорегінің кенеттен секіріп өзгеруі кезінде олар дәстүрлі басқару әдістерімен салыстырғанда жылулық басқару әдістерінің шамасын шамамен 67\% азайтады. Жүйе секундына жүздеген микротүзетулерді тұрақты түрде DC инвертерлі компрессорлар мен айнымалы жылдамдықтағы сораптар арқылы оптимизациялайды. Қазіргі заманғы өндірістің алдыңғы қатарында 3 нм тораптарын ығысуға ұшырататын жылулық мәселелердің 95\%-дан астамын жоюға болады, бұл тәжірибеде дәлелденген. Жартылай өткізгіштік әзірлеушілер үшін допуск шегі неғұрлым тар болса, айырмашылық соғұрлым айқын болады.
Тәжірибедегі әсері: Жоғары дәлдікті жартылай өткізгіштік суытқыштардың интеграциялануы өндірістік қуатты және жұмыс істеу уақытын арттырады.
Samsung-ның 3 нм GAA жолы: жылулық қалпына келу уақыты 3,1 секундқа дейін қысқартылды, бұл өндірістік қуатты 22% арттырды.
Құрамды жартылай өткізгіштердің маңызды өндірушісі келесі ұрпақтың 3 нм Gate-All-Around (GAA) фабрикаларына әсер енгізуде жалғасады, сондай-ақ пластиналарды суыту үшін жасалған мемлекеттік деңгейдегі суытқыштарды енгізеді. Осы суытқыштардың ішіндегі ең маңыздысы — жылулық қалпына келу уақытын 42 секундтан 3 секундтан аздап асады. Практикалық тұрғыдан алғанда, бұл өндірістік орын қазір күнделікті түрде қосымша 500 кремний пластинасын өңдей алады. Бұл сонымен қатар, өте заманауи өндірістік сызықтың өндірістік қуатын шамамен 22% арттырды, бұл көптеген өндірістік циклдарда расталды. Литографиялық сызық та бұл жетілдірілген суыту жүйесінен пайда көрді: литографиялық температураны сақтау арқылы тез ретикул алмастыру кезінде литографиялық кезектердің пайда болуын болдырмауға және өндіріс процесінің әртүрлі сатылары арасында температураның секірістерінің пайда болуын қамтамасыз етуге мүмкіндік берді.
Applied Materials Endura платформасы: ±0,05°C тұрақтылығы термиялық таңдауға байланысты камера қайта бағалауын тоқтатады
2023 жылы SEMATECH зерттеу орталығы жүргізген зерттеулер құрылғы өндірушісінің шөгінділерді тұндыру жүйелерін дәл температураны реттеу арқылы ±0,05°C сұйықтық тұрақтылығын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Бұл температуралық дрейфті шамамен жоюға әкеледі. Нәтижесінде әрбір құрылғы айына шамамен 17 сағаттан кем түсініксіз техникалық қызмет көрсету уақытын талап етеді, бұл жылына шамамен 380 қосымша пластина өндіруге алып келеді. Шөгінділерді тұндыру жүйелері үшін сұйықтық тұрақтылығын сақтау температуралық циклды өңдеу кезінде ақаулардың топталуын азайтты, онда материалдар әртүрлі жылдамдықпен қыздырылады және суытылады. Бұл жақсарту жоғары-κ металдық қақпа процестеріне де оң әсер етті және құрылғылардың апатқа ұшырауы арасындағы орташа уақытты шамамен 41% арттырды.
Саладағы талап: Таза бөлме деңгейіндегі температураның тұрақтылығы — негізгі талап
SEMI F47-0724 жаңартылуы 2 нм-ден кіші логикалық микросхемалар мен HBM3 өндірісі үшін суытқыштың тұрақтылығын +/− 0,1 °C деңгейінде қамтамасыз етуін талап етеді.
Суб-2 нм логикалық чиптер мен HBM3 өндіріс процестері үшін ±0,1 °C дәлдікпен жұмыс істейтін суытқыштар – бұл ең соңғы F47-0724 стандарттары. Осының мақсаты қандай? Фабрикалар ұзақ уақыт бойы температураның 0,1 °C-тан да аз өзгеруі 0,3 нм өлшемдік қателерге әкелетінін, ал бұл күрделі жады стек құрылымдарында әртүрлі проблемаларға себепші болатынын біледі. Жады қабаттарының саны шексіз болғандықтан, жоғары дәлдікті суытқыштар қазір осындай күрделі өндірістің негізгі қозғаушы күші болып табылады; бұрын жылулық ауытқуларға байланысты камералардың толық қайта сертификаттауын талап ететін көптеген оверлей (бір-біріне салу) мәселелері қазір жойылды. Шынайы өндіріс жағдайында жиналған деректерге сүйенсек, клиенттің ±0,1 °C дәлдікке жетуі дефектілердің 18%-дан аз болуын қамтамасыз етеді. Таза бөлмелерде температураны бақылау қазір бөлшек концентрациясын бақылаумен тең деңгейде негізгі фактор болып табылады.
ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)
Жартылай өткізгіштерді шығару кезінде жылулық тұрақтылықтың маңызы қандай? Жылулық тұрақтылық маңызды, өйткені тіпті аздаған температураның өзгерістері ірі ақауларға әкелуі мүмкін, бұл өнімділікті төмендетеді және өндіріс шығындарын көтереді.
Жылулық тұрақтылықты сақтауда жоғары дәлдіктегі суытқыштардың маңызы қандай?
Жоғары дәлдіктегі суытқыштар чиптерді ең төменгі шектеулерге сәйкес шығаруға мүмкіндік беретін технологиялық ортадағы қажетсіз температура тербелістерін жоя отырып, жылулық тұрақтылықты сақтайды.
Алғысқа лайық жылулық бақылау жүйелеріне ие болу арқылы өндіріс орындары қандай артықшылықтарға ие болады?
Алғысқа лайық жылулық бақылау жүйелері өндіріс орындарына жылулық қалпына келу уақытын қысқарту, өндіріс қуатын арттыру және жартылай өткізгіштік пластиналардың реттелуін сақтау арқылы олардағы ақауларды азайту арқылы өнім сапасын жақсарту мүмкіндігін береді.