Kaip modulinis puslaidininkinis aušintuvas prisitaiko prie kintančių poreikių?

Modulinės konstrukcijos aušintuvų blokai gali sudaryti uždarą grandinę, naudodami atskirus, nepriklausomus kompresorių blokus kiekvienai aušinimo grandinei, todėl neprivalo remtis vienu centrinės vietos kompresoriumi. Valdomoms ir netikėtoms kompresoriaus gedimo situacijoms gretimos, šalia esančios grandinės gali padidinti savo apkrovą, kad būtų užtikrintas nepertraukiamas aušinimas. Ši unikali konstrukcija ir įmontuota sistema užtikrina gamybos procesų atsarginį variantą, o ekstremaliomis viršūninių apkrovų sąlygomis temperatūra išlieka beveik nepakitusi – ji keičiasi tik mažiausiai 0,5 °C. Kiekviena atskira grandinė gali būti valdoma taip, kad veiktų iki 15 % maksimalios galios. Tai leidžia žymiai sumažinti eksploatacines sąnaugas, nes energijos valdymas vyksta realiuoju laiku, tiksliai atitinkant konkrečią perduodamą naudingąją apkrovą, o ne reikalaujant nuolatinio didelių sistemų įjunginėjimo ir išjunginėjimo, dėl ko būtų susidarytos nereikalingos eksploatacinės sąnaugos.

Naudojant karščio keičiamus modulius, techninė priežiūra ir sistemos plėtra gali būti atliekama švaraus kambario sąlygomis, nepertraukiant esamų procesų. Šie moduliai sąveikauja su naudingųjų sistemų moduliais, kurie tiekia energiją, aušinimo skysčius ir valdymo jungtis bei yra sertifikuoti švaraus kambario reikalavimams, atitinkantiems 100 klasės standartą. Techninio personalo darbo laikotarpiu šaltintuvų arba siurblių moduliai įmontuojami į esamas konstrukcijas – panašiai kaip IT personalas keičia serverių plokštes. Prieigos prie priekinės plokštės reiškia, kad techninis personalas daugiau nebereikės kopti į dulkingas vietas, todėl sumažėja kryžminės užteršties rizika. 2023 metais žurnale „Semiconductor Engineering“ buvo paskelbta straipsnis, kuriame išsamiai aprašyti keli praktiniai pavyzdžiai. Įdiegus šiuos modulius, įmonės sumažino šaldytuvų plėtros laiką 70 % lyginant su tradicinėmis metodikomis, kuriuose vamzdžių sujungimui buvo naudojama suvirinimo technologija. Visi darbai buvo atlikti visiškai laikantis ISO 5 klasės oro švarumo standartų.

Intelektualus apkrovos pritaikymas: kintamosios galios valdymo vaidmuo puslaidininkių gamybos automatizavime

Šaldytuvo apkrovos etapinimas ir inverteriais valdomų kompresorių ciklinis veikimas litografijos ir rėžimo įrenginiuose

Šiuolaikiniai moduliniai šaldytuvai gali tiekti aušinimo naudingąją galią, kuri yra proporcinga būtent to laiko momentui reikalaujamai galiai, naudodami mikroprocesorius valdomus modulinius šaldytuvus, kurie įtraukia kelis atskirus šaldymo kontūrus, kuriuos galima įjungti arba išjungti tam, kad būtų užtikrintas aušinimas konkrečiuose kontūruose. Be to, šiuose šaldytuvuose įmontuoti aušinimo įrenginiai (kompresoriai) nėra paprasti įjungimo/išjungimo įrenginiai; jie gali reguliuoti savo aušinimo naudingąją galią nuo 10 iki 100 procentų, todėl suteikia beveik akimirkinį atsaką, kai aušinimo apkrova kinta dėl puslaidininkių gamyboje naudojamų litografijos skenerių ir plazminio etchinimo įrenginių šilumos išsiskyrimo intensyvumo. Šių pažangių savybių derinys leidžia eksploatuoti šaldytuvus nešvaistant energijos, nepažeidžiant galimybės valdyti aušinimo skysčio temperatūrą bet kuriuo metu su tikslumu ±0,5 °C nuo nustatytosios temperatūros vertės net tada, kai vyksta žymūs, greiti ir kartotiniai pokyčiai įvairiose puslaidininkių gamybos technologinėse operacijose.

Moduliniai varikliai ir srauto moduliavimas tiksliai šilumos perdavimui

Šaldytuvo moduliai įtraukia šiuos proporcinius suvaldomuosius vožtuvus, kurie reguliuoja aušalinčiojo skysčio srautą priklausomai nuo to, kas vyksta žemiau esančiuose įrankiuose. Dėl to kiekvienas modulis gali užtikrinti optimalų aušinimą kiekvienam konkrečiam technologiniam įrankiui ir neleisti temperatūros šuoliams dėl technologinės procedūros pakeitimų ar atvertos kamerų durys. Sistema naudoja uždarąjį grįžtamąjį ryšį, kad realiuoju laiku koreguotų aušalinčiojo skysčio srautą kiekviename technologiniame perjungime. Palyginus su senesniais fiksuotaisiais sistemomis, mes išbandėme 23 % mažesnį šiluminį įtempimą plokštelėse. Šis sumažėjimas ypač svarbus puslaidininkių gamintojams, kuriems reikia laikytis labai tikslaus tolerancijų diapazono.

Adaptacinė temperatūros reguliavimo sistema: TACS dinamiškai optimizuoja temperatūros nustatymo taškus

TACS integruojama su gamyklos lygio gamybos vykdymo sistema (MES), kad kritinėse eksponavimo stadijose užtikrintų temperatūros stabilumą ±0,1 °C

Terminis automatinis valdymo sistema (TACS) integruojama su valdymo sistema gamybos įrenginyje, leisdama operatoriams keisti temperatūros valdymo nustatymus tiksliai proceso eksponavimo žingsnyje. Temperatūros nuokrypiai, viršijantys +0,1 arba –0,1 °C, gali sukelti mechaninių komponentų matmenų išsiskyrimą, taip pat išsiskyrimą dėl padėties sutapimo (overlay), kas ypač problemiška EUV litografijai. TACS naudoja realiuoju laiku gaunamus duomenis iš veikiančių įrankių, tuo tarpu kontroliuodama slėgį įvairiose kamerose, fotoatsarginės medžiagos cheminę sudėtį ir spinduliavimo lygius, kad numatytų ir sumažintų šiluminius pokyčius reguliuodama aušalo srautą. Sistema saugiai aušina, tuo pačiu mažindama kompresoriaus ausimą, ir palaiko pageidaujamą temperatūrą fotocheminėms reakcijoms vykstant aktyvioms eksponavimo operacijoms.

Remiantis mūsų patirtimi iš tikrųjų gamyklinių procesų, tokios uždarosios kilpos valdymo sistemos padidina plokštelės (wafer) išeigą ir sumažina energijos sąnaudas 15–20 procentų, nes jos aušina tik tai, kas reikalauja aušinimo. Be to, jos kompensuoja atsitiktinius temperatūros svyravimus švariojoje patalpoje, todėl serijų tarpusavio vientisumas išlieka stabilus visą gamybos ciklą.

Prognozuojama adaptacija: moduliarių puslaidininkių aušintuvų našumo optimizavimas remiantis duomenimis paremtomis prognozėmis ir uždarosios kilpos valdymu

Galinės apkrovos prognozavimas naudojant dirbtinį intelektą, paremtą istoriniais įrankių išsiuntimo duomenimis ir kamerų ciklų duomenimis

Dirbtinis intelektas buvo gebėjęs pasiekti vidutiniškai beveik 94 % tikslumo prognozuojant šilumos kaupimąsi iš įrankių paleidimo duomenų, netgi 30 minučių anksčiau nei prasideda litografijos ir rūgštinio šalinimo įrankių šilumos aktyvinimo ciklai. Tai leidžia eksploatavimo inžinieriams perstatyti aušinimo išteklius dar prieš įvykstant temperatūros svyravimams grandinės moduliuose. Mašininio mokymosi sistemos gali optimizuoti duomenų rinkimą iš eksploatavimo jutiklių, kad realiuoju laiku koreguotų aušinimo išteklių prognozes. Optimizuotas aušinimas sumažino kompresorių sistemų nereikalingą veikimo laiką 22 %, o temperatūros valdymas išliko ne didesnis nei ±0,1 °C nuo nustatytojo taško.

Atvejo tyrimas: adaptuoto nustatymo taško derinimas 300 mm gamykloje sumažino energijos suvartojimą 18 %, nepakenkiant technologinio proceso naudingumui

Ši uždarojo ciklo sistema, sutaupydama apytiksliai 3200 kompresoriaus veikimo valandų per metus, sumažino kompresoriaus metinį veikimo laiką 3200 valandų ir išlaikė defektų tankį

Kodėl modulinė konstrukcija yra svarbi puslaidininkių aušinimo sistemose?

Modulinė konstrukcija leidžia sukurti atsarginius komponentus ir reiškia, kad atskiri kontūrai gali veikti žemesniais galios lygiais, padidinant energijos taupymą ir mažinant trikdžius gamybos procese.

Kaip veikia šiluminės automatizacijos valdymo sistema (TACS)?

TACS naudoja duomenis iš gamybos vykdymo sistemos (MES), kad proceso metu padidintų proceso temperatūros stabilumą naudodama prognozinį valdymą (realaus laiko numatymą) reikiamų aušinimo korekcijų.

Koks dirbtinio intelekto poveikis puslaidininkių aušinimo sistemoms?

Dirbtinis intelektas leidžia taikyti prognozinį valdymą, optimizuojant aušinimą, sumažina nereikalingą kompresoriaus įsijungimą ir pagerina eksploatacinę efektyvumą.