EN
Precīza temperatūras regulēšana dinamiskai pusvadītāju apstrādei
Stabilitāte zem 0,02 °C priekšpārstrādē uzlabotajiem mezgliem < 5 nm
Lai novērstu defektu rašanos nanomēroga līmenī, uzlabotajai zem 5 nm pusvadītāju apstrādei nepieciešama termiskā stabilitāte mazāka par 0,02 °C. Ļoti ultravioletā (EUV) litogrāfija un atomu slāņa nogulsnēšanas (ALD) process izraisa lokālu sasilšanu, kura, ja netiek kontrolēta, izraisa virsmas plāksnīšu izliekšanos un noved pie defektiem un iznākuma zudumiem kritiskajos slāņos vairāk nekā 40 %. Pusvadītāju temperatūras dzesētāji ir izstrādāti, lai risinātu šo problēmu, izmantojot daudzpakāpju aukstumiekārtu sistēmu, milikelvina klases sensorus un mikrokanālu siltummainus. Tas ļauj nodrošināt vienmērīgu dzesēšanu 300 mm lielai virsmas plāksnītei, vienlaikus izturot plazmas ķīmiskās riešanas izraisītos ārkārtīgi straujos termiskos pārejas procesus (līdz 100 °C/sec), kad dzesētāji tiek izmantoti, lai novērstu termiski izraisītās gradienta sprieguma plaisas.
Prognozējošie termiskās regulēšanas algoritmi ar reāllaika sensoru atgriezenisko saiti
Šī precīzā temperatūras kontrolei kritiski svarīgs ir laika mērījums ar lielu precizitāti. Tas ietver iebūvētus termopāru masīvus ar zonu vidējām vērtībām, kas ir mazākas par 5 mK, mērot vairāk nekā 200 punktos ar frekvenci, kas pārsniedz 200 Hz. Uzraudzības sistēmas vadībai nepieciešamais ievads arī ietver sinhronizētu adaptīvo vadības reakciju uz prognozētām temperatūras traucējumu izmaiņām īsos laika posmos salīdzinājumā ar konvencionālām sistēmām — mazāk nekā 0,5 sekundes (500 ms), pamatojoties uz vēsturiskiem procesa datiem un citiem atbilstošiem vides faktoriem, kā arī uz procesa kamerā esošā mitruma un gāzu plūsmas datu straumēm. Piemēram, gāzveida nogulsnēšanas kamerām tiek nodrošināta dzesēšana līdz virs eksotermiskās reakcijas temperatūras, kamēr notiek fāžu pāreja. Iebūvētā mašīnmācīšanās kombinētās algoritmu sistēmas nodrošina minimālo enerģijas patēriņu procesa vadības laikā, nodrošinot visstabilāko sistēmu ar minimālu pārregulējumu un mazāku novirzi no augšējām un apakšējām robežvērtībām.
Siltuma pārvaldības sistēmas izstrāde pusvadītāju aprīkojuma dzesēšanai
Reakcijas laiki īsāki par 5 sekundēm, izmantojot divkanālu siltummaiņus un mainīgās ātruma kompresorus
Mainīgās ātruma tehnoloģija ļāvusi reāllaikā regulēt aukstumturas plūsmu, tādējādi novēršot kompresoru ieslēgšanos un izslēgšanos un, visvairāk svarīgi, samazinot temperatūras pārsniegumu par 70 % procesa pārejas laikā. Kad to kombinē ar divkanālu siltummaiņiem, kuriem ir atsevišķas procesa šķidruma un aukstumturas kontūras, šie dzesētāji var sasniegt temperatūras stabilitāti ±0,1 °C laikā, kas nepārsniedz 5 sekundes pēc slodzes izmaiņām. Šāda reakcija uz slodzes izmaiņām ir būtiska augsta ātruma, siltuma inercijai jutīgiem procesoriem, piemēram, traipīšanas un atomārās slāņošanas (ALD) reaktoriem, kuros var notikt virsmas izliekšanās un rakstu izkropļošanās. Šī konstrukcija arī novērš krustenisku piesārņojumu, vienlaikus saglabājot siltumapgādes efektivitāti > 99,9 % visā darbības diapazonā: −80 °C līdz 200 °C.
Dublētas un modulāras dzesētāju konfigurācijas izturībai pret slodzes pārejām
N+1 kompresoru sistēmas, kas kombinētas ar divu kontūru cirkulācijas dizainu, nodrošina drošu termisko nepārtrauktību strāvas svārstību vai tehnoloģisku anomāliju gadījumā. Modulārās divu kontūru sistēmas pārspēj tradicionālās vienas kontūras sistēmas, kurām atjaunošanai var vajadzēt vairāk nekā 30 sekundes un kuras ļauj temperatūras novirzi ±2 °C. Mūsu modulārās divu kontūru sistēmas sasniedz reakcijas laiku mazāku par 5 sekundēm ar temperatūras svārstībām ≤±0,15 °C, tādējādi ietekmi uz ražību samazinot zem 1 %. Dizains ļauj veikt apkopi kompresoru moduļiem, neatstājot procesu. Datu analīze no ātrās termiskās apstrādes (RTP) iekārtām rāda termiskās nestabilitātes incidentu samazināšanos par 92 %.
Adaptīvie vadības algoritmi, lai kompensētu apkājējās vides un tehnoloģiskā procesa mainīgumu
Procesa dzesēšanas dzesētājiem pusvadītāju ražotnēs ir jānodrošina reakcija nanometru līmenī, mainoties apkārtējās vides temperatūrai un nepārtraukti mainoties ražošanas slodzēm. Adaptīvie vadības algoritmi ļauj kombinēt konstrukciju un programmatūras vadību, lai uzturētu stabilitāti temperatūras regulēšanas procesa dabiskās svārstību robežās.
Reāllaika termiskie dati balstīta iestatījumu optimizācija
Skenu termiskās adaptīvās vadības sistēmas (TACS) izmanto reāllaika datus, lai pielāgotu iestatījumus un mitrumu (±15% RH), gaisa temperatūru un procesa siltuma slodzes svārstības (UV, traipīšana un nogulsnēšana) traucējumus. TACS izmanto prognozējošo termisko modelēšanu un spēj koriģēt reaktīvās termiskās novirzes par 92% salīdzinājumā ar sistēmām, kas darbojas ar fiksētiem un stingriem iestatījumiem. TACS prognozējošā pārsnieguma reakcija pārejas laikā un uzturot pašregulējošos režīmu noteiktajā (0,02%) temperatūras stabilitātes diapazonā veicina defektu līmeņa veiktspēju un ierīču iznākuma stabilitāti (zem 5 nm līmeņa).
Strāvas pārtraukuma kļūmes režīma izturība: potenciālā strāvas pārtraukuma laikā
Vienmērīgi dzesēšanas kontūri un iegultie fāžu maiņas materiāli nodrošina nepieciešamo termisko inerci, lai pēc strāvas zuduma un dzesēšanas šķidruma plūsmas pārtraukuma sistēmā saglabātu maksimāli 8–12 sekundes ilgu noturīgu termisko līdzsvaru. Tas ir būtiski, lai fotorezistu slāņi paliktu brīvi no agrīnas kristalizācijas un lai silīcija pamatnes paliktu brīvas no mikroplaisām, kamēr tiek aktivizētas rezerves sistēmas. Ražošanai tīkla nestabilās (neelastīgā tīklā) teritorijās, kur sprieguma kritumi izraisa 37 % termiskās nekontrolējamības gadījumu pusvadītāju ražošanā, dzesētājiem un sistēmas termiskajai inercei ir nepieciešama, lai nodrošinātu nepārtrauktu augstas iznākuma ražošanu.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāda temperatūras stabilitāte ir nepieciešama procesiem, kas saistīti ar pusvadītāju ražošanu apakš 5 nm mezgliem?
Procesiem, kas saistīti ar pusvadītāju ražošanu apakš 5 nm mezglos, ir būtiska termiskā stabilitāte diapazonā ±0,02 °C, lai novērstu nanomēroga defektus.
Kā notiek termiskās svārstības waferu izgatavošanas dzesētājos pusvadītāju rūpniecībā?
Pusvadītāju rūpniecībā waferu izgatavošanai tiek izmantota daudzpakāpju dzesēšana, milikelvina sensori un mikrokanālu siltummaini, lai nodrošinātu vienmērīgu dzesēšanu un novērstu svārstības izgatavošanas laikā.
Kāda nozīme reāllaika sensoriem ir pusvadītāju procesu termiskajā pārvaldībā?
Reāllaika sensoriem ir ārkārtīgi liela nozīme, jo iebūvētie sensori ar termopāru masīviem monitorē diferenciālos termiskos profilus, kas ir būtiski adaptīvajām vadības sistēmām, lai prognozētu termiskās slodzes pārvietojumus un pielāgotu vadības reakcijas līknes.
Kādā veidā adaptīvo aparatūras dizainu var atbalstīt, integrējot mainīgas ātruma kompresorus?
Mainīgās ātruma kompresoras spēj reāllaikā regulēt aukstumnes plūsmu, kas rezultātā pārejas laikā temperatūras pārsniegums samazinās par 70 %, un tas ir būtisks faktors pusvadītāju ražošanā.
Kādas pusvadītāju dzesētāja īpašības nodrošina stabilitāti strāvas vai dzesēšanas šķidruma pārtraukuma gadījumā?
Dublētu dzesēšanas kontūru un iebūvētu fāžu maiņas materiālu kombinācija nodrošina termisko inerci traucējumu laikā un uztur stabili vidi pietiekami ilgu laiku, lai iespējotu akumulatora barošanas aktivizāciju.