Почему модульные полупроводниковые чиллеры экономически выгодны для фабрик?

Надёжное удовлетворение специфических тепловых требований фабрик

Ультрастабильный контроль температуры (±0,1 °C) для EUV-литографии и процессов с нормой 3 нм и менее

Для литографии с использованием EUV и производственного процесса с нормой узлов менее 3 нм требуется термостабильность в пределах ±0,1 °C. Превышение этого диапазона может привести к искажению линзы, ошибкам наложения более чем на 1,5 нм и выбраковке пластин с долей до 12 %. В результате чиллеры для таких модульных процессов стали неотъемлемым элементом. Типичные чиллеры для модульных процессов с циркуляцией охлаждающей жидкости обеспечивают точность поддержания температуры охлаждающей жидкости в пределах 0,05 °C. Это позволяет достичь высокой степени контроля при обработке пластин диаметром 300 мм. Достигается это за счёт применения нескольких контуров охлаждения в сочетании с интеллектуальным ПИД-регулированием (которое почти мгновенно адаптируется к изменениям нагрузки), оптимизирующим поток охлаждающей жидкости. В результате значительно повышается точность управления литографическими и травильными процессами на субмикронном уровне. Данные завода показывают соответствие тепловым требованиям в 99,8 % случаев после обработки 10 000 пластин. В отрасли, где даже незначительные улучшения могут принести существенную прибыль, экономия составляет миллионы долларов.

Интегрированные системы скольжения, предназначенные для снижения вибрации и соответствия требованиям чистых помещений

При эксплуатации чиллеров, устанавливаемых в центральных установках для чистых помещений классов ISO 1–3, необоснованные требования к чистым помещениям зачастую приводят к росту затрат и негативно сказываются на модульной гибкости и экологических характеристиках. Чистое помещение слишком часто используется для хранения/транспортировки, в системе трубопроводов обнаруживаются утечки и/или отсутствуют необходимые соединения трубопровода с компрессорной системой и т. д. Модульная система разработана с целью устранения указанных недостатков: в сборные системы интегрируются детали, исключающие негативное воздействие или экспозицию, а также нагрев, вибрации и другие факторы; при этом такие системы изготавливаются с учётом требований всех заказчиков. Кроме того, предусмотрена совместимость с требованиями чистых помещений/СЕ для систем O&M. Фильтрация и техническое обслуживание интегрированы в систему, что обеспечивает соблюдение наиболее строгих требований к системам. Простой блока чистого помещения — 40 часов. Остаточное содержание кислорода в рабочем режиме снижено до минимума. Кроме того, уровень частиц соответствует норме. Ежемесячная активность — 1, в каждом чистом помещении — соответствие классу EU 1, а также соблюдение требований к каждому процессу и к системам чистого помещения/производственного участка (fac), к системам чистого помещения/СЕ, к условиям эксплуатации и к системам чистого помещения/СЕ. Простой — 40 часов, а также простои и простои по причине отказа 1-го компонента и простои в работе систем, остаточное содержание кислорода в каждом чистом помещении, в каждом чистом помещении — соответствие классу CM 1. Простой — 40 часов, а также простои и простои по причине отказа 1-го компонента и простои в работе систем чистого помещения/СЕ, при этом содержание кислорода в каждом чистом помещении/СЕ — не более 1 ppm, а в каждом чистом помещении/СЕ — соответствие классу 1. Простой — 40 часов, обусловленный переходом от одного состояния к другому в эксплуатируемых системах чистого помещения, при этом в каждом чистом помещении/СЕ и в каждом чистом помещении/СЕ и в каждом чистом помещении/СЕ и в эксплуатируемых системах чистого помещения/СЕ содержание кислорода находится в допустимых пределах и в чистом помещении соблюдены все требования. Модульная система обеспечивает возможность масштабирования от 1 единицы до любого требуемого количества единиц как для систем чистого помещения/СЕ, так и для чистых помещений, а также позволяет достичь уровня 1 ppm как в чистом помещении, так и в каждой модульной единице. Простой — 40 часов и переход к уровню 1 ppm; в каждом эксплуатируемом блоке достигается требуемый уровень 1 ppm и соблюдается требование «f 1». Простой — 40 часов, а также простои и простои по причине отказа 1-го компонента, а также масштабирование на уровне 1 ppm для каждого чистого помещения, при этом эксплуатируемые системы обеспечивают требуемый уровень содержания кислорода в чистом помещении, а также совместимость эксплуатируемых систем и систем чистого помещения с каждым процессом, с каждым этапом и с каждым требованием, а также с каждым чистым помещением/СЕ. Простой, обусловленный переходом от одного состояния к другому в системах чистого помещения, а также простои в системах чистого помещения/производственного участка (fac). Простой в системах чистого помещения — 40 часов. Снижение совокупных расходов на владение за счёт повышения эффективности капитальных вложений, эксплуатационных затрат и планирования.

на 27 % ниже совокупная стоимость владения (TCO) в течение 10 лет по сравнению с чиллерами, монтируемыми на месте (эталон SEMI S26-0722)

Эталон SEMI S26-0722 за 2022 г. показал, что модульные полупроводниковые чиллеры обеспечивают на 27 % более низкую совокупную стоимость владения (TCO) в течение 10-летнего периода по сравнению с чиллерами, монтируемыми непосредственно на объекте. Снижение капитальных затрат составляет 19 %, поскольку модульные системы собираются и интегрируются на месте, изготавливаются в соответствии с проектными требованиями и доставляются на объект в виде полностью готового контура хладагента. В зависимости от конфигурации и уровня эксплуатационной нагрузки производственного предприятия модульные чиллеры могут обеспечить экономию энергопотребления до 40 % благодаря усовершенствованным поверхностям теплообмена и регулируемым по скорости чиллерам, адаптирующимся к изменяющейся нагрузке объекта (хорошей или плохой производительности). Благодаря раннему выявлению неисправностей с помощью прогнозирующей диагностики и меньшему механическому износу эксплуатационные расходы могут снизиться на 31 %. Эти данные убедительно подтверждают переход, который сегодня осуществляют многие производители.

Ожидается снижение затрат на финансирование и накладных расходов на труд вследствие более эффективного развертывания.

При заводских испытаниях скид-систем время сварки и калибровки на месте сокращается на 85 %. Кроме того, время их ввода в эксплуатацию сокращается на 6–9 недель по сравнению с 12–18 неделями при использовании устаревших систем. Согласно данным Ассоциации владельцев производственных цехов за 2023 год, сэкономленное время на сварке и калибровке напрямую снижает процентные расходы примерно на 740 000 долларов США для каждого производственного цеха. Дополнительно новая система позволяет сэкономить более 300 человеко-часов на работах по валидации. Интегрированная система управления обеспечивает более быструю настройку и запуск производства, что сокращает общие сроки завершения проекта и снижает вероятность задержек, вызванных погодными условиями и влекущих рост стоимости проекта.

Модульные чиллеры способствуют достижению окупаемости инвестиций (ROI) в процессах с нормой изготовления менее 3 нм, поддерживая масштабируемый и финансово обоснованный рост мощностей.

Обеспечение поэтапного, ориентированного на спрос роста мощностей с помощью модульных полупроводниковых чиллеров

Детальная масштабируемость (с шагом 50–200 RT) максимизирует коэффициент использования мощностей и предотвращает избыточное резервирование

Модульные полупроводниковые чиллеры обладают гибкостью охлаждения до требуемого уровня, что позволяет расширять диапазон холодопроизводительности от 50 до 200 тонн охлаждения. Это решает проблему традиционных систем, в которых либо избыточная мощность, либо недостаточное количество чиллеров. Когда полупроводниковые фабрики получают дополнительные литографические или травильные установки, их общий коэффициент использования оборудования возрастает на 15–20 % по сравнению с объектами, оснащёнными одним крупногабаритным чиллером. Кроме того, поэтапная масштабируемость снижает первоначальные капитальные затраты примерно на тридцать процентов, высвобождая средства для исследований и разработок вместо их замораживания в системах охлаждения. По мере масштабирования производственных процессов — от небольших опытных партий до полноценного серийного производства — эти чиллеры масштабируются вместе с ними без дополнительных затрат на модернизацию или избыточной хладопроизводительности, которая остаётся невостребованной.

Доказанный практический эффект: кейсы передовых полупроводниковых фабрик

Производители полупроводников сегодня получают выгоду от использования модульных чиллеров на своих предприятиях. На одном из передовых заводов по производству логических микросхем сообщалось о сокращении простоев оборудования, вызванных перегревом, на 18%. На другом заводе за один год был достигнут экономический эффект в виде снижения затрат на энергию на 22%. Когда крупный производитель памяти переходил к освоению технологических узлов с нормой 3 нм, он предпочёл постепенно наращивать мощность холодильной установки — добавляя каждый раз по 50 хладотонн, а не приобретая всю необходимую мощность сразу. Такое решение позволило сэкономить 2,7 млн долларов США на избыточных затратах на оборудование верхнего уровня. Модульные чиллеры положительно сравнивают с традиционными системами, собираемыми непосредственно на месте. По сравнению со всеми другими системами модульные чиллеры демонстрируют лучшие эксплуатационные характеристики, что делает их более предпочтительным вариантом при выборе решений для охлаждения. Это особенно актуально для ультрафиолетовой литографии, где даже незначительные отклонения в процессе могут существенно повлиять на выход годных изделий.

Часто задаваемые вопросы

Почему контроль температуры необходим для литографии с использованием излучения ЭУВ и процессов с нормой узора менее 3 нм?

При контроле температуры возникают деформации линзы, ошибки наложения (overlay) и рост отходов вследствие высокого процента брака, что в целом негативно сказывается на качестве продукции и выходе годных изделий.

Как модульная конструкция холодильных установок для полупроводниковой промышленности снижает образование частиц в чистых помещениях?

Эти холодильные установки изготавливаются как единый интегрированный блок на заводе-изготовителе, включая HEPA-фильтры и заводское уплотнение для предотвращения утечек, что обеспечивает значительно более низкий уровень образования частиц — требование, крайне важное для соблюдения стандартов чистых помещений.

Какую экономию затрат можно ожидать при использовании модульных холодильных установок для полупроводниковой промышленности?

Модульные холодильные установки для полупроводниковой промышленности обеспечивают экономию за счёт более низкой капитальной стоимости, более низкой эксплуатационной стоимости, сокращения сроков ввода в эксплуатацию и более низкой стоимости технического обслуживания по сравнению с традиционными системами.