Strauji attīstoties globālajai pusvadītāju nozarei, mikroshēmu ražošanas procesi ir pilnībā iegājuši nanometru laikmetā. Šajā ārkārtīgi precīzajā ražošanas procesā jebkuras niecīgas vides svārstības vai materiālu piemaisījumi var novest pie visas vafeļu partijas nodošanas metāllūžņos. Tāpēc elektroniskajām speciālajām gāzēm un augstas tīrības pakāpes rūpnieciskajām gāzēm ir neaizstājama loma. Viņu vidū augstas tīrības pakāpes šķidrais argons ir kļuvis par neaizstājamu galveno palīgmateriālu pusvadītāju materiālu ikdienas darbībās, pateicoties tā maksimālajai ķīmiskajai inercei un lieliskām fizikālajām īpašībām.

Šajā rakstā tiks padziļināti analizēti šķidrā argona galvenie pielietojumi mikroshēmu ražošanas procesos un sniegta profesionāla iepirkuma rokasgrāmata uzņēmumu piegādes ķēdes komandām.

Galvenās pielietošanas iespējas: kāpēc šķidrais argons nav atdalāms no pusvadītāju ražošanas?

Front-End-of-Line (FEOL) pusvadītāju ražošanas procesā šķidro argonu pusvadītājiem galvenokārt izmanto šādos pamatposmos, kas nosaka produkta iznākumu:

• Fiziskā tvaiku pārklāšana (PVD) / izsmidzināšana: Īpaši tīra argona gāze, kas veidojas, gazificējot šķidru argonu, ir visizplatītākā darba gāze PVD izsmidzināšanas procesos. Vakuuma kamerā argona jonus paātrina elektriskais lauks, lai bombardētu mērķa materiālu, izraisot mērķa atomu izkustēšanos un vienmērīgu nogulsnēšanos uz vafeles virsmas, veidojot metāla plēvi. Augsta tīrība ir priekšnoteikums, lai nodrošinātu plēves blīvumu un elektrisko konsistenci.
• 
  

• Absolūti droša inerta aizsargājoša atmosfēra: Monokristāliskā silīcija vilkšanas procesā (piemēram, Czochralski process) un augstas temperatūras atlaidināšanas procesos silīcijs viegli reaģē ar skābekli augstā temperatūrā. Tāpēc, lai aizstātu gaisu, nepārtraukti jāievada argona gāze, nodrošinot absolūti inertu vidi, kas izolēta no skābekļa un mitruma, tādējādi nodrošinot perfektu silīcija kristāla režģa augšanu.
• 
  
• Kriogēnas un vafeļu tīrīšanas tehnoloģija: Uzlabotos procesos, piemēram, Extreme Ultraviolet (EUV) litogrāfijā, šķidrā argona īpaši zemās temperatūras raksturlielumi (viršanas temperatūra -186 °C) dažkārt tiek piemēroti precīzijas iekārtu dzesēšanas sistēmām. Vienlaikus argona aerosola tehnoloģija tiek izmantota arī nanometru mēroga fiziskai mikrotīrīšanai uz vafeļu virsmām, kas var nesagraujoši noņemt sīkās daļiņas.
• 
  

Kvalitāte nosaka ražu: augstas tīrības pakāpes šķidrā argona stingrie standarti

Pusvadītāju nozares prasības izejvielām ir ārkārtīgi bargas. Parastajam rūpnieciskās klases šķidrajam argonam parasti jāsasniedz tikai 99,9% vai 99,99% tīrība, taču tas ir tālu no mikroshēmu ražošanas vajadzībām. Par kvalificēts augstas tīrības pakāpes šķidrais argons, bāzes līnijas tīrībai parasti ir jāsasniedz 99,999% (5N), un progresīvos mezglos tai pat jāsasniedz 99,9999% (6N) vai augstāka.

Svarīgāka ir piemaisījumu kontrole. Skābekļa, slāpekļa, mitruma, kopējo ogļūdeņražu (THC) un metālu jonu saturs ir stingri jākontrolē ppb (daļas uz miljardu) vai pat ppt (daļas uz triljonu) līmenī. Pat ja neliels daudzums piemaisījumu sajaucas gāzes vadā, tas veidos mikrodefektus uz vafeļu virsmas, izraisot mikroshēmu īssavienojumus vai strāvas noplūdi, tieši samazinot ražības līmeni un radot milzīgus ekonomiskos zaudējumus.

Iepirkuma rokasgrāmata: kā novērtēt un izvēlēties profesionālu šķidrā argona piegādātāju?

Ņemot vērā augstas tīrības pakāpes gāzu izšķirošo lomu ražošanas līniju darbībā, pilnībā kvalificēta un spējīga šķidrā argona piegādātāja atrašana un nodrošināšana ir galvenais iepirkumu un piegādes ķēdes komandu uzdevums. Izvērtējot potenciālos piegādātājus, ieteicams koncentrēties uz šādām trim dimensijām:

Stingras kvalitātes kontroles un testēšanas iespējas: Izciliem piegādātājiem jābūt aprīkotiem ar augstākā līmeņa pēdu analīzes iekārtām, piemēram, gāzes hromatogrāfiem (GC) un masas spektrometriem (MS). Viņiem jāspēj nodrošināt detalizētu COA (analīzes sertifikātu) katrai partijai, lai nodrošinātu absolūtu tīrības konsekvenci starp piegādēm.

Spēcīga piegādes ķēdes noturība un piegādes stabilitāte: Fabs parasti darbojas 24/7/365, un dīkstāves izmaksas ir ārkārtīgi augstas. Tāpēc piegādātājiem ir jābūt masīvām lokalizētām šķidruma uzglabāšanas iespējām, pašiem sava kriogēno autocisternu parks un visaptveroši ārkārtas rīcības plāni ārkārtas piegādes nodrošināšanai.

Uzlaboti konteineri un “sekundārā piesārņojuma” novēršanas tehnoloģija: Neatkarīgi no tā, cik augsta ir gāzes tīrība, tā ir bezjēdzīga, ja transportēšanas laikā ir piesārņota. Uzsvars jāliek uz piegādātāja kriogēnajām uzglabāšanas tvertnēm un tankkuģu iekšējo sienu apstrādes tehnoloģijām (piemēram, vai tai ir veikta elektropolēšana/EP apstrāde), kā arī standarta darbības procedūrām (SOP) vārstu un cauruļvadu attīrīšanai uzpildes un pārsūknēšanas stadijās, nodrošinot augstas tīrības pakāpes piegādi tieši no rūpnīcas uz klienta termināli.

Secinājums

Saskaņā ar Mūra likuma nepārtrauktu attīstību augstas tīrības pakāpes šķidrais argons ir ne tikai pamata palīgmateriāls, bet arī progresīvu pusvadītāju procesu "neredzams pavadonis". Zinātniski un stingri izvērtējot un atlasot a šķidrā argona piegādātājs ar visaptverošu spēku, lai nodrošinātu augstas kvalitātes un stabilu pusvadītāju šķidrā argona piegādi, ir galvenais stūrakmens katram pusvadītāju ražošanas uzņēmumam, lai uzlabotu procesa ražīgumu un uzvarētu globālā tirgus konkurencē.