EN
Ang Di-pagkakapantay-pantay ng Init ay Direktang Nagpapataas ng Pagkawala ng Yield sa mga Sub-5nm na Node
Empirikal na pagkawala ng yield: ±0.3 °C na pagbabago – 12 hanggang 18 porsyento na pagtaas ng mga depekto sa panahon ng EUV lithography
Sa mga semiconductor node na nasa ilalim ng 5 nanometer, sa panahon ng extreme ultraviolet (EUV) lithography, ang bilang ng mga depekto ay tumataas ng 12–18 porsyento (Semiconductor Engineering 2023) dahil sa mga pagbabago ng temperatura sa ±0.3 °C. Ang mga pagbabagong ito ay nagbabago sa refractive index ng lens at sa alignment ng mask, na nag-aapekto sa mga feature na may sukat na nanometer. Sa kritikal na antas, ang isang nanometer lamang na pagkakaiba ay sapat nang magdulot ng kabiguan sa buong die.
Ang thermal-induced overlay error ay nagreresulta sa mga instabilidad na >±0.1°C, na nagpapababa ng alignment fidelity ng 3.7 nm bawat wafer
Ang pagkakalinya ng mga wafer ay maaaring bumaba ng 3.7 nm bawat layer mula sa antas na +/- 0.1°C. Ito ay lumalampas sa toleransya na 2.1 nm ng 3nm process node. Ang pagkawala ng kahusayan ay nagdudulot ng maraming isyu sa mga interconnect, leakage ng transistor gate, at maikling kurti sa mga kumplikadong chip na may maraming pattern. Ang mga pabrika ng semiconductor (fabs) na may hindi sapat na kontrol sa temperatura ay nawawalan ng $740,000 na mga produkto na nasira araw-araw, ayon sa pananaliksik ni Ponemon noong nakaraang taon. Ang mga high-precision na semiconductor chiller ay maaaring maiwasan ang ganitong mga pagkawala. Ang mga chiller na ito ay sumusubaybay at kinokontrol ang mga pagbabago ng temperatura sa mga lugar ng paggawa kung saan ginagamit ang sensitibong proseso.
Paano Nakakamit ng High-Precision na Semiconductor Chiller ang Sub-0.1°C na Estabilidad
Isinara ang microfluidic na kontrol na may dalawang yugto ng PID at model predictive control
Ang mga modernong chiller para sa semiconductor na may mataas na kahusayan ay nananatiling cool gamit ang isang saradong-loop na microfluidic system para sa aktibong kontrol ng temperatura. Ginagamit ng mga chiller na ito ang dalawang yugto ng PID controller na sumasaklaw sa pagpapabago ng paglamig batay sa mga sukat na kinukuha ng mga sensor na nakalagay sa buong sirkuito ng coolant. Ang isa sa mga controller ay nangangasiwa sa malalaking pagkakaiba ng temperatura, samantalang ang isa pa ay gumagawa ng fine-tuning sa loob ng saklaw na +/- 0.01 degree. Ang antas ng kontrol na ito ay nagpapagarantiya ng katatagan ng sistema sa loob ng +/- 0.1 degree anuman ang biglang pagbabago sa workload, at protektado ang sistema laban sa maagang pagsuot.
Gamit ang nakaraang impormasyon tungkol sa proseso, ang mga algoritmo ng model predictive ay gumagana kasama ang iba pang mga sistema upang tantyahin kung paano magbabago ang mga thermal load. Bago pa man lumitaw ang mga problema, ang mga intelligent na sistemang ito ay nagbabago ng bilis ng mga compressor at ng mga rate ng daloy. Para sa mga pamamaraan ng pagsasama ng kontrol, kapag mayroong hindi regular na hakbang na pagbabago sa suplay ng kuryente, binabawasan nila ang sukat ng mga pamamaraan ng thermal control ng humigit-kumulang 67\% kung ihahambing sa mga konbensyonal na pamamaraan ng kontrol. Patuloy na ino-optimize ng sistema ang daan-daang mikro na pag-aayos bawat segundo sa pamamagitan ng DC inverter compressors at variable speed pumps. Sa unahan ng modernong pagmamanupaktura, ang halos kumpletong kontrol ay kakayahang alisin ang higit sa 95% ng mga thermal issue na nagdudulot ng misalignment sa 3nm nodes, tulad ng napatunayan sa tunay na mundo. Para sa mga developer ng semiconductor, mas maliit ang tolerance, mas malaki ang epekto.
Epekto sa Tunay na Mundo: Ang integrasyon ng mga chiller para sa semiconductor na may mataas na katiyakan ay nagpapataas ng throughput at uptime.
Ang linya ng Samsung na 3nm GAA: ang oras para sa pagbawi mula sa init ay nabawasan sa 3.1 segundo, na nagbigay-daan sa pagtaas ng throughput ng 22%.
Isang mahalagang tagagawa ng semiconductor ang patuloy na may malaking epekto sa mga pabrika para sa susunod-na-henerasyong 3nm Gate-All-Around (GAA) dahil sa pagpapakilala ng mga state-of-the-art na chiller na idinisenyo upang palamigin ang mga wafer. Ang pinakamalaki sa mga ito ay ang pagbawas ng oras ng thermal recovery mula 42 segundo hanggang sa kaunti lamang sa 3 segundo. Sa praktikal na pananaw, nangangahulugan ito na ang pasilidad ay maa nang magproseso ng karagdagang 500 silicon wafers araw-araw. Nagresulta rin ito sa pagtaas ng kapasidad sa produksyon ng ultra-modernong linya ng produksyon ng humigit-kumulang 22%, na na-verify sa maraming pagsubok sa produksyon. Nakinabang din ang linya ng lithography mula sa advanced na sistema ng pagpapalamig na ito sa pamamagitan ng pagpapanatili ng temperatura ng lithography upang maiwasan ang pagbuo ng mga queue sa lithography habang mabilis na binabago ang mga reticle at siguraduhing hindi mangyayari ang mga temperature spike sa pagitan ng iba’t ibang hakbang ng proseso ng pagmamanupaktura.
Applied Materials Endura Platform: ±0.05°C na Estabilidad na Humihinto sa Thermal-Triggered na Chamber Requalification
Ang pananaliksik ng SEMATECH na isinagawa noong 2023 ay nagpapahintulot sa mga sistema ng deposition mula sa isang tagagawa ng kagamitan na umasa sa eksaktong kontrol ng temperatura upang magbigay ng katatagan ng daloy na ±0.05°C. Ito ay halos ganap na nililimitahan ang thermal drift. Ano ang mga benepisyo? Ang bawat kagamitan ay nakakaranas ng humigit-kumulang 17 oras na di-inaasahang pagpapanatili bawat buwan, na katumbas ng humigit-kumulang 380 karagdagang wafer na nalilikha bawat taon. Ang pagpapanatili ng katatagan ng daloy para sa mga sistema ng deposition ay nabawasan din ang mga grupo ng depekto sa panahon ng proseso ng thermal cycle, kung saan ang mga materyales ay iniinit at pinapalamig sa iba’t ibang bilis. Ang pagpapabuti na ito ay nakaimpluwensya rin nang positibo sa mga proseso ng high-κ metal gate, na nagpataas ng average na oras sa pagitan ng mga pagkabigo ng kagamitan ng humigit-kumulang 41%.
Pangangailangan ng Industriya: Ang Katatagan ng Temperatura na may antas ng cleanroom ay isang pundamental na kinakailangan
Ang pag-update ng SEMI F47-0724 ay nangangailangan ng katatagan ng chiller na +/- 0.1°C para sa produksyon ng sub-2nm logic at HBM3.
Ang mga chiller na may saklaw na +/- 0.1 degree C para sa paggawa ng mga logic chip na nasa ilalim ng 2 nm at ng mga proseso ng paggawa ng HBM3 ay ang pinakabagong pamantayan na F47-0724. Ano ang layunin nito? Ang mga pasilidad sa pagmamanupaktura (fabs) ay matagal nang alam na ang maliit na pagbabago sa temperatura—kahit na mas mababa pa sa 0.1 degree C—ay nagdudulot ng mga kamalian sa dimensyon na 0.3 nm, na kung saan ay nagiging sanhi ng iba’t ibang problema sa loob ng mga kumplikadong istruktura ng stack ng memorya. Dahil sa halos walang katapusan na bilang ng mga layer ng memorya, ang mga chiller na may mataas na katiyakan ay naging mahalagang saligan ng pagsusulong ng advanced manufacturing; at ang karamihan ng mga isyu sa overlay—na dati’y nangangailangan ng buong muling pagpapatunay ng mga silid dahil sa mga pagbabago sa temperatura—ay nawala na. Sa tunay na mundo ng pagmamanupaktura, ang mga datos ay nagpapakita na ang kahit 18% lamang ng mga depekto ang nabubuo kung ang isang customer ay nakakamit ang target na estabilidad na +/- 0.1 degree C. Ang pagpapanatili ng kontrol sa temperatura sa mga cleanroom ay naging kasing-katumbas na pundamental ngayon tulad ng pagpapanatili ng kontrol sa mga partikulo.
FAQ
Ano ang kahalagahan ng thermal stability sa pagmamanufactura ng semiconductor? Mahalaga ang thermal stability dahil kahit ang maliit na pagbabago sa temperatura ay maaaring magdulot ng malalaking depekto, na nagreresulta sa pagbaba ng yield at pagtaas ng mga gastos sa pagmamanufactura.
Ano ang kahalagahan ng mataas na presisyong chiller sa pagpapanatili ng thermal stability?
Pinapanatili ng mataas na presisyong chiller ang thermal stability sa pamamagitan ng pag-alis ng mga nakakainis na pagbabago sa temperatura sa kapaligiran ng paggawa upang ang mga chip ay maaaring gawin sa pinakamalapit na toleransya.
Anong mga pakinabang ang natatamo ng mga halaman sa pagmamanufactura mula sa advanced na thermal control system?
Ang advanced na thermal control system ay nagbibigay sa mga halaman sa pagmamanufactura ng pagbaba sa thermal recovery time, pagtaas sa throughput, at pagpapabuti sa kalidad ng mga produkto sa pamamagitan ng pagpapanatili ng tamang alignment ng mga semiconductor wafer at pagbaba ng mga depekto sa kanila.