Համաշխարհային կիսահաղորդչային արդյունաբերության արագ զարգացմամբ չիպերի արտադրության գործընթացները լիովին թեւակոխել են նանոմետրերի դարաշրջան: Արտադրության այս չափազանց ճշգրիտ գործընթացում շրջակա միջավայրի ցանկացած րոպե տատանում կամ նյութական աղտոտում կարող է հանգեցնել վաֆլի մի ամբողջ խմբաքանակի ջարդոնի: Հետևաբար, էլեկտրոնային մասնագիտացված գազերը և բարձր մաքրության արդյունաբերական գազերը անփոխարինելի դեր են խաղում: Նրանց թվում, բարձր մաքրության հեղուկ արգոն այն դարձել է անփոխարինելի բանալի, որը սպառվում է կիսահաղորդչային ֆաբրիկաների ամենօրյա աշխատանքի մեջ՝ շնորհիվ իր վերջնական քիմիական իներտության և գերազանց ֆիզիկական հատկությունների:

Այս հոդվածը խորապես կվերլուծի հեղուկ արգոնի հիմնական կիրառությունները չիպերի արտադրության գործընթացներում և կտրամադրի պրոֆեսիոնալ գնումների ուղեցույց ձեռնարկությունների մատակարարման շղթայի թիմերի համար:

Հիմնական կիրառություններ. Ինչու՞ է հեղուկ արգոնը անբաժանելի կիսահաղորդչային արտադրությունից:

Առջևի ծայրամասային (FEOL) կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացում կիսահաղորդիչների համար հեղուկ արգոնը հիմնականում կիրառվում է հետևյալ հիմնական փուլերում, որոնք որոշում են արտադրանքի եկամտաբերությունը.

• Ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (PVD) / Sputtering: Գերազանց մաքուր արգոն գազը, որը ձևավորվում է հեղուկ արգոնի գազաֆիկացման արդյունքում, PVD ցողման գործընթացներում ամենահիմնական աշխատող գազն է: Վակուումային խցիկում արգոնի իոնները արագանում են էլեկտրական դաշտի միջոցով՝ ռմբակոծելու թիրախային նյութը, ինչի հետևանքով թիրախ ատոմները տեղահանվում են և հավասարապես նստում վաֆլի մակերեսի վրա՝ ձևավորելով մետաղական թաղանթ: Բարձր մաքրությունը նախապայման է՝ ապահովելու ֆիլմի խտությունը և էլեկտրական հետևողականությունը:
• 
  

• Բացարձակապես անվտանգ իներտ պաշտպանիչ մթնոլորտ. Մոնաբյուրեղային սիլիցիումի քաշման գործընթացում (օրինակ՝ Չոխրալսկու պրոցեսը) և բարձր ջերմաստիճանի հալման գործընթացների ժամանակ սիլիցիումը հեշտությամբ արձագանքում է թթվածնի հետ բարձր ջերմաստիճաններում։ Հետևաբար, արգոն գազը պետք է շարունակաբար ներմուծվի օդը փոխարինելու համար՝ ապահովելով բացարձակապես իներտ միջավայր՝ մեկուսացված թթվածնից և խոնավությունից՝ դրանով իսկ ապահովելով սիլիցիումի բյուրեղային ցանցի կատարյալ աճը:
• 
  
• Կրիոգենիկա և վաֆլի մաքրման տեխնոլոգիա. Առաջադեմ գործընթացներում, ինչպիսին է ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն (EUV) լիտոգրաֆիան, հեղուկ արգոնի գերցածր ջերմաստիճանի բնութագրերը (եռման կետը -186°C) երբեմն կիրառվում են ճշգրիտ սարքավորումների հովացման համակարգերում: Միաժամանակ, արգոնային աերոզոլային տեխնոլոգիան օգտագործվում է նաև վաֆլի մակերեսների նանոմետրային մասշտաբի ֆիզիկական միկրոմաքրման համար, որը կարող է ոչ կործանարար կերպով հեռացնել մանր մասնիկները:
• 
  

Որակը որոշում է եկամտաբերությունը. բարձր մաքրության հեղուկ արգոնի խիստ ստանդարտներ

Կիսահաղորդչային արդյունաբերության պահանջները հումքի նկատմամբ չափազանց խիստ են: Սովորական արդյունաբերական կարգի հեղուկ արգոնը սովորաբար պետք է հասնի միայն 99,9% կամ 99,99% մաքրության, բայց դա հեռու է չիպերի արտադրության կարիքները բավարարելուց: Համար որակյալ բարձր մաքրության հեղուկ արգոն, ելակետային մաքրությունը սովորաբար պահանջվում է հասնել 99,999% (5N), իսկ առաջադեմ հանգույցներում այն նույնիսկ պետք է հասնի 99,9999% (6N) կամ ավելի բարձր:

Ավելի կարևոր է աղտոտման վերահսկումը: Թթվածնի, ազոտի, խոնավության, ընդհանուր ածխաջրածինների (THC) և հետքի մետաղական իոնների պարունակությունը պետք է խստորեն վերահսկվի ppb (մաս մեկ միլիարդի համար) կամ նույնիսկ ppt (մաս մեկ տրիլիոն) մակարդակում: Նույնիսկ եթե մի փոքր քանակությամբ կեղտեր խառնվեն գազատարի մեջ, դա վաֆլի մակերեսի վրա միկրո-թերություններ կառաջացնի՝ առաջացնելով չիպի կարճ միացումներ կամ հոսանքի արտահոսք՝ ուղղակիորեն նվազեցնելով ելքի մակարդակը և բերելով հսկայական տնտեսական կորուստներ:

Գնումների ուղեցույց. Ինչպե՞ս գնահատել և ընտրել հեղուկ արգոնի պրոֆեսիոնալ մատակարար:

Հաշվի առնելով արտադրական գծերի շահագործման մեջ բարձր մաքրության գազերի որոշիչ դերը, լիովին որակավորված և ունակ հեղուկ արգոնի մատակարար գտնելը և ապահովելը գնումների և մատակարարման շղթայի թիմերի հիմնական խնդիրն է: Հնարավոր մատակարարներին գնահատելիս խորհուրդ է տրվում կենտրոնանալ հետևյալ երեք հարթությունների վրա.

Խիստ որակի վերահսկման և փորձարկման հնարավորություններ. Գերազանց մատակարարները պետք է հագեցած լինեն հետքի վերլուծության բարձրակարգ սարքավորումներով, ինչպիսիք են գազային քրոմատոգրաֆները (GC) և զանգվածային սպեկտրոմետրերը (MS): Նրանք պետք է կարողանան տրամադրել մանրամասն COA (վերլուծության վկայագիր) յուրաքանչյուր խմբաքանակի համար՝ ապահովելու առաքումների միջև մաքրության բացարձակ հետևողականություն:

Մատակարարման շղթայի ուժեղ ճկունություն և առաքման կայունություն. Ֆաբսերը սովորաբար աշխատում են 24/7/365, իսկ աշխատանքի ժամանակի արժեքը չափազանց բարձր է: Հետևաբար, մատակարարները պետք է ունենան հեղուկ պահեստավորման զանգվածային տեղայնացված հնարավորություններ, կրիոգեն լցանավերի սեփական նավատորմ և արտակարգ իրավիճակների մատակարարման ապահովման համապարփակ պլաններ:

Ընդլայնված բեռնարկղեր և հակա«երկրորդային աղտոտման» տեխնոլոգիա. Անկախ նրանից, թե որքան բարձր է գազի մաքրությունը, այն անօգուտ է, եթե այն աղտոտված է փոխադրման ընթացքում: Ուշադրության կենտրոնում պետք է լինեն մատակարարի կրիոգեն պահեստավորման տանկերը և տանկերի ներքին պատերի մշակման տեխնոլոգիաները (օրինակ՝ արդյոք այն անցել է Էլեկտրամշակում/EP մշակում), ինչպես նաև լցման և տեղափոխման փուլերում փականի և խողովակաշարի մաքրման ստանդարտ գործառնական ընթացակարգերի (SOP) վրա՝ ապահովելով, որ բարձր մաքրությունը կարող է մատակարարվել անմիջապես կայանից հաճախորդին:

Եզրակացություն

Մուրի օրենքի շարունակական առաջխաղացման համաձայն՝ բարձր մաքրության հեղուկ արգոնը ոչ միայն հիմնական սպառվող նյութ է, այլ նաև «անտեսանելի ուղեկից» կիսահաղորդչային առաջադեմ գործընթացների համար: Գիտականորեն և խստորեն գնահատելով և ընտրելով ա հեղուկ արգոն մատակարար կիսահաղորդիչների համար հեղուկ արգոնի բարձրորակ և կայուն մատակարարումն ապահովելու համապարփակ ուժը կիսահաղորդչային արտադրության յուրաքանչյուր ձեռնարկության առանցքային հիմնաքարն է՝ գործընթացի եկամտաբերությունը բարելավելու և համաշխարհային շուկայի մրցակցությունում հաղթելու համար: