ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลก กระบวนการผลิตชิปได้เข้าสู่ยุคนาโนเมตรอย่างสมบูรณ์ ในกระบวนการผลิตที่แม่นยำอย่างยิ่งนี้ ความผันผวนของสภาพแวดล้อมเพียงเล็กน้อยหรือความไม่บริสุทธิ์ของวัสดุสามารถนำไปสู่การทิ้งเวเฟอร์ทั้งชุดได้ ดังนั้นก๊าซชนิดพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์และก๊าซอุตสาหกรรมที่มีความบริสุทธิ์สูงจึงมีบทบาทที่ไม่อาจทดแทนได้ ในหมู่พวกเขา อาร์กอนเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูง ได้กลายเป็นวัสดุสิ้นเปลืองหลักที่ขาดไม่ได้ในการทำงานประจำวันของโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากความเฉื่อยทางเคมีขั้นสูงสุดและคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม

บทความนี้จะวิเคราะห์การใช้งานหลักของอาร์กอนเหลวในกระบวนการผลิตชิปอย่างลึกซึ้ง และให้คำแนะนำด้านการจัดซื้ออย่างมืออาชีพสำหรับทีมงานห่วงโซ่อุปทานขององค์กร

การใช้งานหลัก: เหตุใดอาร์กอนเหลวจึงไม่สามารถแยกออกจากการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้

ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ Front-End-of-Line (FEOL) อาร์กอนเหลวสำหรับเซมิคอนดักเตอร์จะถูกนำไปใช้เป็นหลักในขั้นตอนหลักต่อไปนี้ที่กำหนดผลผลิตของผลิตภัณฑ์:

• การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) / การสปัตเตอร์: ก๊าซอาร์กอนบริสุทธิ์พิเศษที่เกิดจากการแปรสภาพเป็นแก๊สของอาร์กอนเหลว เป็นก๊าซทำงานกระแสหลักที่สุดในกระบวนการสปัตเตอร์แบบ PVD ในห้องสุญญากาศ ไอออนของอาร์กอนจะถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้าเพื่อโจมตีวัสดุเป้าหมาย ทำให้อะตอมของเป้าหมายหลุดออกไปและเกาะตัวกันบนพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์จนเกิดเป็นฟิล์มโลหะ ความบริสุทธิ์สูงเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นเพื่อให้แน่ใจว่าฟิล์มมีความหนาแน่นและความสม่ำเสมอทางไฟฟ้า
• 
  

• บรรยากาศการป้องกันเฉื่อยที่ปลอดภัยอย่างแน่นอน: ในระหว่างกระบวนการดึงซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ (เช่น กระบวนการ Czochralski) และกระบวนการอบอ่อนที่อุณหภูมิสูง ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิสูงได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นจึงต้องเติมก๊าซอาร์กอนอย่างต่อเนื่องเพื่อทดแทนอากาศ โดยทำให้เกิดสภาพแวดล้อมเฉื่อยอย่างยิ่งที่แยกได้จากออกซิเจนและความชื้น ดังนั้นจึงรับประกันการเติบโตที่สมบูรณ์แบบของโครงตาข่ายคริสตัลซิลิคอน
• 
  
• เทคโนโลยีไครโอเจนิกส์และการทำความสะอาดเวเฟอร์: ในกระบวนการขั้นสูง เช่น การพิมพ์หินรังสีอัลตราไวโอเลตขั้นรุนแรง (EUV) คุณลักษณะอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษของอาร์กอนเหลว (จุดเดือด -186°C) บางครั้งอาจนำไปใช้กับระบบทำความเย็นของอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีสเปรย์อาร์กอนยังใช้สำหรับการทำความสะอาดระดับไมโครทางกายภาพในระดับนาโนเมตรบนพื้นผิวเวเฟอร์ ซึ่งสามารถกำจัดอนุภาคขนาดเล็กโดยไม่ทำลายได้
• 
  

คุณภาพเป็นตัวกำหนดผลผลิต: มาตรฐานอันเข้มงวดของอาร์กอนเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูง

ข้อกำหนดของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์สำหรับวัตถุดิบนั้นเข้มงวดเป็นพิเศษ อาร์กอนเหลวเกรดอุตสาหกรรมทั่วไปมักจะต้องมีความบริสุทธิ์ 99.9% หรือ 99.99% เท่านั้น แต่ยังห่างไกลจากความต้องการในการผลิตชิป สำหรับ อาร์กอนเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ผ่านการรับรองโดยทั่วไปความบริสุทธิ์พื้นฐานจะต้องสูงถึง 99.999% (5N) และในโหนดขั้นสูง จะต้องสูงถึง 99.9999% (6N) หรือสูงกว่าด้วยซ้ำ

ที่สำคัญกว่านั้นคือการควบคุมสิ่งเจือปน ปริมาณออกซิเจน ไนโตรเจน ความชื้น ไฮโดรคาร์บอนทั้งหมด (THC) และไอออนของโลหะปริมาณน้อยต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดที่ระดับ ppb (ส่วนในพันล้านส่วน) หรือแม้แต่ ppt (ส่วนในล้านล้านส่วน) แม้ว่าสิ่งสกปรกจำนวนหนึ่งจะผสมลงในท่อส่งก๊าซ มันจะก่อให้เกิดข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ บนพื้นผิวเวเฟอร์ ทำให้เกิดการลัดวงจรของชิปหรือการรั่วไหลของกระแส ส่งผลให้อัตราผลตอบแทนลดลงโดยตรงและนำมาซึ่งความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาล

คู่มือการจัดซื้อ: จะประเมินและเลือกซัพพลายเออร์อาร์กอนเหลวมืออาชีพได้อย่างไร

เมื่อพิจารณาถึงบทบาทชี้ขาดของก๊าซความบริสุทธิ์สูงในการดำเนินงานของสายการผลิต การค้นหาและการรักษาความปลอดภัยให้กับซัพพลายเออร์อาร์กอนเหลวที่มีคุณสมบัติครบถ้วนและมีความสามารถจึงเป็นภารกิจหลักสำหรับทีมงานจัดซื้อและห่วงโซ่อุปทาน เมื่อประเมินซัพพลายเออร์ที่มีศักยภาพ ขอแนะนำให้เน้นไปที่มิติสามมิติต่อไปนี้:

ความสามารถในการควบคุมคุณภาพและการทดสอบที่เข้มงวด: ซัพพลายเออร์ที่ยอดเยี่ยมจะต้องติดตั้งอุปกรณ์วิเคราะห์ร่องรอยชั้นยอด เช่น เครื่องโครมาโตกราฟแก๊ส (GC) และแมสสเปกโตรมิเตอร์ (MS) พวกเขาจะต้องสามารถจัดเตรียม COA (ใบรับรองการวิเคราะห์) โดยละเอียดสำหรับแต่ละชุดได้ เพื่อรับประกันความสม่ำเสมอในความบริสุทธิ์ระหว่างการส่งมอบ

ความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทานที่แข็งแกร่งและความมั่นคงในการจัดส่ง: โดยปกติแล้ว Fabs จะทำงานตลอด 24/7/365 และค่าใช้จ่ายในการหยุดทำงานนั้นสูงมาก ดังนั้น ซัพพลายเออร์จะต้องมีความสามารถในการจัดเก็บของเหลวในพื้นที่ขนาดใหญ่ มีกลุ่มรถบรรทุกบรรทุกไครโอเจนิกของตนเอง และแผนฉุกเฉินที่ครอบคลุมสำหรับการรับประกันการจัดหาในกรณีฉุกเฉิน

คอนเทนเนอร์ขั้นสูงและเทคโนโลยีต่อต้าน "การปนเปื้อนทุติยภูมิ": ไม่ว่าก๊าซจะมีความบริสุทธิ์สูงเพียงใด มันก็ไม่มีประโยชน์หากเกิดการปนเปื้อนระหว่างการขนส่ง จุดเน้นควรอยู่ที่ถังเก็บไครโอเจนิกของซัพพลายเออร์และเทคโนโลยีการบำบัดผนังด้านในของถังบรรทุก (เช่น ผ่านการขัดเงาด้วยไฟฟ้า/การบำบัด EP หรือไม่) รวมถึงขั้นตอนการปฏิบัติงานมาตรฐาน (SOP) สำหรับการล้างวาล์วและท่อในระหว่างขั้นตอนการเติมและถ่ายโอน เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถส่งความบริสุทธิ์สูงได้โดยตรงจากโรงงานไปยังสถานีปลายทางของลูกค้า

บทสรุป

ภายใต้ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของกฎของมัวร์ อาร์กอนเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูงไม่ได้เป็นเพียงวัสดุสิ้นเปลืองขั้นพื้นฐานเท่านั้น แต่ยังเป็น "ตัวคุ้มกันที่มองไม่เห็น" สำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงอีกด้วย การประเมินและคัดเลือกอย่างเข้มงวดทางวิทยาศาสตร์และเข้มงวด ผู้จัดจำหน่ายอาร์กอนเหลว ด้วยความแข็งแกร่งที่ครอบคลุมเพื่อให้แน่ใจว่าอาร์กอนเหลวสำหรับเซมิคอนดักเตอร์มีคุณภาพสูงและมีเสถียรภาพ ถือเป็นรากฐานสำคัญสำหรับองค์กรการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทุกแห่งในการปรับปรุงผลผลิตของกระบวนการและเอาชนะการแข่งขันในตลาดโลก