Kaip puslaidininkių temperatūros aušintuvai tvarko kintamas temperatūros reikalavimus?

Tikslus temperatūros valdymas dinamiškam puslaidininkių apdorojimui

Stabilumas mažesnis nei 0,02 °C pažangių mazgų (< 5 nm) apdorojimo metu

Norint išvengti defektų nanometrinio masto lygyje, pažangiems mažesniems nei 5 nm puslaidininkių gamybos procesams reikalinga šiluminė stabilumas mažesnis nei 0,02 °C. Ekstremali ultravioletinė (EUV) litografija ir atomų sluoksnio nusodinimas (ALD) sukelia vietinį įkaitimą, kuris, jei nekontroliuojamas, sukelia plokščių išsivijimą ir lemia daugiau kaip 40 % nuostolių kritiniuose sluoksniuose dėl defektų bei gamybos naudingumo sumažėjimo. Puslaidininkių temperatūros aušintuvai sukurti šiai problemai spręsti naudojant daugiapakopį šaldymą, milikelvinų tikslumo jutiklius ir mikrokanalų šilumos mainų įrenginius. Tai leidžia užtikrinti vienodą aušinimą 300 mm plokštei, tuo pat metu atlaikant ekstremalias šilumines laiko permainas (iki 100 °C/sek.) plazminio rėžimo metu, kai aušintuvai naudojami siekiant sumažinti šilumos sąlygotas įtempimo įtrūkių riziką.

Prognozuojamieji šilumos valdymo algoritmai su realiuoju laiku veikiančiu jutiklių grįžtamuoju ryšiu

Šiam tiksliajam šilumos valdymui ypač svarbu laiko matavimas su didžiule tikslumu. Į tai įeina įmontuoti termopilės masyvai su zonų vidurkiais mažesniais nei 5 mK dažniu virš 200 Hz daugiau kaip 200 matavimo taškų. Šiluminės valdymo sistemos valdymo įvestis taip pat apima sinchronizuotus adaptuojamus valdymo atsakus į šiluminių sutrikimų prognozes trumpais laikotarpiais, kurie yra trumpesni nei 0,5 sekundės (500 ms) palyginti su įprastomis sistemomis, remiantis istoriniais procesais, kitais aktualiais aplinkos veiksniais, drėgmės ir dujų srauto duomenų srautais iš procesų kamerų. Pavyzdžiui, dujų fazės nuosėdų kameros aušinamos iki eksoterminės reakcijos temperatūros, kol įvyksta fazės pokytis. Įmontuotos mašininio mokymosi algoritminės kombinacijos užtikrina energijos naudojimą procesų valdyme su minimaliu valdymu ir stabiliausia sistema, kurią mažiausiai veikia perdidėjimai bei mažesni ir didesni ribų viršijimai.

Šilumos valdymo sistemos projektavimas puslaidininkių įrangos aušinime

Reakcijos laikai mažesni nei 5 sekundės naudojant dviejų kanalų šilumokaičius ir kintamosios naudingumo kompresorius

Kintamosios naudingumo technologija leido realiuoju laiku reguliuoti šaldiklio skysčio srautą, todėl pašalinami kompresorių įsijungimai ir išsijungimai cikluojant, o svarbiausia – procesų perėjimų metu temperatūros viršijimas sumažėjo 70 %. Kartu su dviejų kanalų šilumokaičiais, turinčiais atskirus technologinio skysčio ir šaldiklio skysčio kontūrus, šie aušintuvai gali pasiekti temperatūros stabilumą ±0,1 °C per 5 sekundes po apkrovos pokyčio. Ši reakcija į apkrovos pokyčius yra būtina aukšto našumo, šiluminės inercijos jautriems procesoriams, pvz., etšavimo ir atomų sluoksnio nusodinimo (ALD) reaktoriams, kurie gali deformuoti plokšteles ir iškreipti raštus. Šis projektas taip pat neleidžia kryžminės užterštosios aplinkos susidaryti ir išlaiko šilumos perdavimo naudingumą > 99,9 % visame veikimo diapazone: nuo –80 °C iki 200 °C.

Daugiakartinės ir modulinės aušintuvų konfigūracijos, užtikrinančios atsparumą apkrovos laikinoms pokyčių būsenoms

N+1 kompresorių sistemos, sujungtos su dvigubo kontūro cirkuliacijos projektavimu, užtikrina patikimą šiluminę tęstinumą maitinimo svyravimų ar technologinių nukrypimų metu. Modulinės dvigubo kontūro sistemos veikia geriau nei tradicinės viengubo kontūro sistemos, kurioms atsigauti reikia daugiau nei 30 sekundžių ir kurios leidžia temperatūros nuokrypį ±2 °C. Mūsų modulinės dvigubo kontūro sistemos pasiekia reakcijos laiką mažesnį nei 5 sekundės ir temperatūros nuokrypį ≤±0,15 °C, todėl gamybos nuostolių poveikis yra mažesnis nei 1 %. Šis projektavimas leidžia atlikti techninę priežiūrą kompresorių moduliuose, nepertraukiant technologinio proceso. Lauko duomenys iš greitųjų šiluminių apdorojimų (RTP) įrenginių rodo šiluminio nekontroliuojamo augimo incidentų sumažėjimą 92 %.

Adaptyvūs valdymo algoritmai, skirti kompensuoti aplinkos sąlygų ir technologinio proceso kintamumą

Puslaidininkių gamyklose naudojami procesų aušinimo šaldytuvai turi užtikrinti reakciją nanometrų lygyje, kintant aplinkos temperatūrai ir nuolat keičiantis gamybos apkrovoms. Adaptaciniai valdymo algoritmai leidžia derinti konstrukciją ir programinę įrangą, kad būtų išlaikyta nuoseklumas atsižvelgiant į natūralią temperatūros valdymo proceso kintamumą.

Realiojo laiko šiluminiai duomenys valdoma nustatymų optimizacija

Skenuojamosios šiluminės adaptacinės valdymo sistemos (TACS) naudoja realiojo laiko duomenis, kad koreguotų nustatymus bei drėgmę (±15 % santykinės drėgmės), oro temperatūrą ir procesų šiluminės apkrovos kintamumą (UV, rėžimas ir nuosėdų formavimas) sąlygotus trikdžius. TACS turi prognozuojamąją šiluminę modeliavimo funkciją ir gali 92 % mažinti reaktyviuosius šiluminius nuokrypius palyginti su sistemomis, veikiančiomis fiksuotais ir staigiais režimais. TACS prognozuojamoji perlenkimo reakcija, perėjimo metu ir palaikant savireguliuojamą režimą privalomame (0,02 %) temperatūros stabilumo diapazone, padeda pasiekti geriausią defektų lygio našumą ir įrenginių išnašos stabilumą (mažesniame nei 5 nm lygyje).

Maitinimo nutraukimo gedimo režimo atsparumas: potencialaus maitinimo nutraukimo metu

Nuolatinės aušinimo grandinės ir įterptos fazės keitimosi medžiagos užtikrina reikiamą šiluminę inerciją, kad po maitinimo praradimo ir aušalo cirkuliacijos nutraukimo sistema išlaikytų maksimaliai 8–12 sekundžių nuoseklią šiluminę pusiausvyrą. Tai būtina, kad fotoatspindžio sluoksniai išliktų laisvi nuo ankstyvos kristalizacijos ir kad silicio pograndės išliktų be mikrotrūkių, kol įsijungia rezervinės sistemos. Gamybai netinkamose elektros tinklo srityse (neelastingame tinkle), kur įtampų kritimai sukelia 37 % šiluminio išbėgimo įvykių puslaidininkių gamyboje, šaldytuvų ir sistemos šiluminė inercija yra būtina, kad būtų užtikrinta nepriekaištinga aukšto naudingumo gamyba.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kokia temperatūros stabilumo reikšmė reikalinga procesams, susijusiems su puslaidininkių gamyba sub-5 nm mazguose?

Procesams, susijusiems su puslaidininkių gamyba sub-5 nm mazgų lygyje, būtina šiluminė stabilumas ±0,02 °C diapazone, kad būtų pašalinti nanoskopiniai defektai.

Kaip šiluminiai laikinieji reiškiniai veikia plokštelių gamybos aušintuvus puslaidininkių pramonėje?

Puslaidininkių pramonėje plokštelių gamybai naudojama daugiapakopė aušinimo sistema, milikelvinų jutikliai ir mikrokanaliniai šilumos mainų įrenginiai, kad būtų užtikrintas vienodas aušinimas ir pašalinti laikinieji reiškiniai gamybos metu.

Kokią reikšmę turi realaus laiko stebėjimas puslaidininkių procesų šiluminėje valdymo sistemoje?

Realaus laiko stebėjimas turi didžiulę reikšmę, nes įmontuoti jutikliai su termopilės masyvais stebi diferencialius šiluminius profilius, kas yra esminis veiksnys adaptacinėse valdymo sistemose, skirtose prognozuoti šiluminės apkrovos pokyčius ir koreguoti valdymo reakcijos kreives.

Kaip kintamojo greičio kompresorius integruojant galima palaikyti adaptacinę įrangos konstrukciją?
Kintamosios našumo kompresoriai gali realiuoju laiku reguliuoti šaldiklio skysčio srautą, todėl per perėjimo periodus temperatūros viršijimas sumažėja 70 %, o tai yra vienas pagrindinių puslaidininkių gamybos veiksnių.

Kokios puslaidininkių aušintuvo savybės užtikrina stabilumą elektros energijos ar aušalo nutraukimo atveju?
Dvigubų aušinimo grandinių ir įmontuotų fazės pokyčio medžiagų derinys suteikia šiluminę inerciją sutrikimų metu ir palaiko stabilias sąlygas pakankamai ilgai, kad būtų galima įjungti akumuliatorių maitinimą.