EN
Presná regulácia teploty pre dynamické spracovanie polovodičov
Stabilita pod 0,02 °C pri spracovaní pokročilých uzlov < 5 nm
Aby sa zabránilo vzniku defektov v nanorozmery, vyžaduje pokročilé spracovanie polovodičov pod 5 nm tepelnú stabilitu nižšiu ako 0,02 °C. Extreme ultraviolet (EUV) litografia a proces atómovej vrstvovej depozície (ALD) spôsobujú lokálne zahrievanie, ktoré – ak nie je kontrolované – spôsobuje deformáciu platní a vedie k defektom a stratám výťažku kritických vrstiev o viac ako 40 %. Chladiče na reguláciu teploty polovodičov boli navrhnuté tak, aby tento problém vyriešili pomocou viacstupňovej chladenia, senzorov s presnosťou v mili-kelvinovom rozsahu a mikrokanálových výmenníkov tepla. Tieto chladiče umožňujú rovnomerné chladenie 300 mm platne a zároveň odolávajú extrémnym tepelným prechodovým javom (až 100 °C/s) pri plazmovom leptaní, keď sa chladiče používajú na zmiernenie tepelne indukovaných napäťových trhlinov.
Prediktívne algoritmy tepelnej regulácie s reálnou spätnou väzbou zo senzorov
Kritickým prvkom tejto presnej tepelnej regulácie je meranie času s veľkou presnosťou. To zahŕňa zabudované termopilové polia s priemernými hodnotami v jednotlivých zónach nižšími ako 5 mK pri frekvencii vyššej ako 200 Hz pre viac ako 200 meracích bodov. Vstup do systému riadenia tepelnej správy zahŕňa tiež synchronizované adaptívne riadiace odpovede na predpovede tepelných porúch v krátkych časových intervaloch v porovnaní s konvenčnými systémami – menej ako 0,5 sekundy (500 ms) – na základe kombinácie histórie procesných údajov a iných relevantných environmentálnych faktorov, ako aj dátových tokov týkajúcich sa vlhkosti a prietoku plynu v procesnej komore. Napríklad komory na depozíciu v plynnej fáze sa ochladzujú na teplotu vyššiu ako je teplota exotermickej reakcie, až kým nedôjde k fázovej zmene. Kombinované algoritmy zabudovaného strojového učenia poskytujú najnižšiu spotrebu energie počas riadenia procesu, najmenšie riadiace zásahy a najstabilnejší systém s minimálnym prekročením nastavených hodnôt, ako aj s menšími výkyvmi nad hornú a pod dolnú medzu.
Návrh systému tepelnej správy pri chladení polovodičových zariadení
Časy odozvy kratšie ako 5 sekúnd s dvojkanálovými výmenníkmi tepla a kompresormi s premennou rýchlosťou
Technológia s premennou rýchlosťou umožňuje moduláciu toku chladiacej kvapaliny v reálnom čase, čím sa odstraňuje cyklické zapínanie a vypínanie kompresorov a, čo je najdôležitejšie, počas prechodov medzi jednotlivými procesmi sa znížil prekročenie teploty o 70 %. V kombinácii s dvojkanálovými výmenníkmi tepla, ktoré majú samostatné okruhy procesnej kvapaliny a chladiacej kvapaliny, tieto chladiče dosahujú stabilitu teploty ±0,1 °C do 5 sekúnd po zmene zaťaženia. Táto rýchla odozva na zmenu zaťaženia je kritická pre vysokorýchlostné procesory citlivé na tepelné oneskorenie, ako sú reaktory na leptanie a atómové vrstvenie (ALD), ktoré môžu spôsobiť deformáciu platní a skreslenie vzorov. Návrh tiež zabraňuje krížovému kontaminovaniu a zároveň udržiava účinnosť prenosu tepla vyššiu ako 99,9 % v celom prevádzkovom rozsahu: –80 °C až 200 °C.
Redundantné a modulárne konfigurácie chladičov na zabezpečenie odolnosti voči prechodným záťažovým stavom
Systémy kompresorov N+1 v kombinácii s dvojkruhovým cirkulačným návrhom zabezpečujú bezpečnú tepelnú kontinuitu počas výpadkov napájania alebo technologických anomálií. Modulárne dvojkruhové systémy dosahujú lepšie výsledky ako tradičné jednokruhové systémy, ktorým môže trvať viac ako 30 sekúnd, kým sa obnovia, a ktoré umožňujú odchýlku teploty ±2 °C. Naše modulárne dvojkruhové systémy dosahujú dobu reakcie kratšiu ako 5 sekúnd a teplotnú kolísavosť ≤±0,15 °C, čo umožňuje znížiť dopad na výnos na menej ako 1 %. Návrh umožňuje vykonávať údržbu kompresorových modulov bez prerušenia technologického procesu. Polní údaje z prevádzok rýchleho tepelného spracovania (RTP) ukazujú zníženie prípadov tepelnej nestability o 92 %.
Adaptívne algoritmy riadenia na potlačenie vplyvu vonkajších podmienok a technologických zmien
Chladiče na procesné chladenie v polovodičových výrobných závodoch musia udržiavať odpoveď na úrovni nanometra pri meniacich sa podmienkach okolitej teploty a neustále sa meniacich výrobných zaťaženiach. Adaptívne algoritmy riadenia umožňujú kombináciu konštrukčných a softvérových prvkov riadenia, aby sa udržala konzistencia v rámci prirodzenej variability procesu regulácie teploty.
Optimalizácia nastavovacej hodnoty na základe živých tepelných údajov
Systémy adaptívneho tepelného riadenia so skenovaním (TACS) využívajú živé údaje na úpravu nastavovacích hodnôt a relatívnej vlhkosti (±15 % RH), teploty vzduchu a variability tepelného zaťaženia procesu (poruchy spôsobené UV ožiarením, leptaním a usadzovaním). TACS obsahuje prediktívne tepelné modelovanie a dokáže upraviť reaktívne tepelné odchýlky o 92 % vo vzťahu k systémom, ktoré pracujú v režime pevného nastavenia (lock and snap). Prediktívna odpoveď TACS na prekročenie nastavovacej hodnoty pri prechode a udržiavaní samoregulácie v rámci požadovanej stability teploty (0,02 %) prispieva k výkonu z hľadiska úrovne porúch a stability výťažku zariadení (na úrovni pod 5 nm).
Odolnosť v režime poruchy pri prerušení napájania: Počas potenciálneho prerušenia napájania
Konštantné chladiace okruhy a zabudované fázovo zmenlivé materiály poskytujú požadovanú tepelnú zotrvačnosť, aby sa systém po strate napájania a prerušení toku chladiacej kvapaliny udržal v maximálne 8–12 sekundách v stálej tepelnej rovnováhe. Toto je nevyhnutné na zabezpečenie toho, aby sa vrstvy fotoodolnej látky nezakryštálili predčasne, a aby sa kremíkové podložky nepraskli mikroprasklinami počas nutného zapnutia záložných systémov. Pri výrobe v oblastiach s nestabilnou elektrickou sieťou (nie „agilnou“ sieťou), kde poklesy napätia spôsobujú 37 % prípadov tepelnej nestability v polovodičoch, je pre chladiče nevyhnutná tepelná zotrvačnosť systému, aby sa zabezpečila nepretržitá výroba s vysokým výnosom.
Často kladené otázky
Aká je požadovaná stabilita teploty pre procesy súvisiace s výrobou polovodičov v uzlových veľkostiach pod 5 nm?
Pre procesy týkajúce sa výroby polovodičov na uzloch pod 5 nm je tepelná stabilita v rozsahu ±0,02 °C nevyhnutná na odstránenie nanomerkových defektov.
Ako ovplyvňujú tepelné prechody chladiče používané pri výrobe polovodičových platní?
V polovodičovom priemysle sa pri výrobe polovodičových platní používajú viacstupňové chladiace systémy, senzory s presnosťou v milikelvinoch a mikrokanálové výmenníky tepla, aby sa zabezpečilo rovnomerné chladenie a odstránili sa tepelné prechody počas výroby.
Aký význam má reálny časový monitoring v tepelnom manažmente polovodičových procesov?
Reálny časový monitoring má obrovský význam, pretože zabudované senzory s termopilovými poľami monitorujú rozdielne tepelné profily, čo je kľúčové pre adaptívne riadiace systémy pri predikcii zmien tepelnej záťaže a úprave charakteristík riadiacej odpovede.
Ako môže byť adaptívny hardvérový dizajn podporovaný integráciou kompresorov s premennou rýchlosťou?
Kompresory s premennou rýchlosťou majú schopnosť modulovať tok chladiacej kvapaliny v reálnom čase, čo má za následok zníženie prekročenia teploty počas prechodov o 70 %, čo je kľúčový faktor pri výrobe polovodičov.
Aké funkcie chladiča pre polovodiče zabezpečujú stabilitu v prípade výpadku elektrickej energie alebo chladiacej kvapaliny?
Kombinácia redundantných chladiacich okruhov a zabudovaných fázových zmenových materiálov poskytuje tepelnú zotrvačnosť počas porúch a udržiava stabilné podmienky dostatočne dlho na umožnenie aktivácie batériového napájania.