Temperaturmanagement für eine optimierte Halbleiterfertigung
Wie Sie durch gutes Temperaturmanagement Ihre Produktionsleistung für Halbleiterchips und -wafer steigern
Brian Rudary, Applications Solutions Engineering Lead bei Swagelok, und Doug Nordstrom, Product Manager bei Swagelok
In der Halbleiterfertigung steht man vor immer größeren Herausforderungen. Mit der weltweit rasant steigenden Nachfrage nach Halbleiterchips setzen Fabriken, OEMs und alle Akteure in der Wertschöpfungskette für eine maximale Produktionsleistung weiterhin darauf, die Effizienz ihrer Prozesse zu steigern und neue Technologien einzubinden.
Eine wirksame Strategie zur Erzielung des maximalen Durchsatzes ist die Aufrechterhaltung niedriger Temperaturen in der Abscheidekammer. Da die erforderlichen Temperaturbereiche jedoch bis zu -40°C reichen, kann eine suboptimale Auslegung des thermischen Kreislaufsystems – bestehend aus Kühlern, Pumpen, Wärmetauschern und Anschlusskomponenten – in heutigen Fertigungsumgebungen inakzeptable Folgen haben.
Wie lässt sich ein geeignetes Temperaturmanagement sicherstellen? Im folgenden Artikel beleuchten wir drei wichtige Bereiche, die für ein optimales Temperaturmanagement Ihrer Anlage eine wichtige Rolle spielen, damit Sie Ihren Durchsatz in der Halbleiterfertigung maximieren können.
Der Prozesskreislauf:
- Kühleinheiten zur Kühlung der durch das System beförderten Medien
- Wärmetauscher zur Bereitstellung erwärmter Medien im Bereich um die Prozesskammer
- Isolierte Schläuche und Schweißverbindungen, Pumpen und Ventile für die Verteilung der temperaturgeregelten Medien im gesamten Kreislauf
- Überwachungs- und Steuersysteme zur Anpassung von Durchflussraten und Temperaturen
- Filtrier- und Reinigungssysteme zur Vermeidung von Kontaminationen und Entfernung von Verunreinigungen
Optimierte Komponentenauswahl
Um die Anforderungen heutiger Fertigungsprozesse für Halbleiter erfüllen zu können, ist die Verwendung hochleistungsfähiger Komponenten zur Verbindung Ihres thermischen Kreislaufsystems unerlässlich. Von Schläuchen über Ventile und Verschraubungen bis hin zu Filtern und weiteren Bauteilen sollten alle Komponenten so ausgelegt sein, dass sie den Anforderungen an Druckfestigkeit, Durchflusskapazität und extreme Temperaturbereiche standhalten können.
Die Schläuche Ihrer Kühlanlage sind ein gutes Beispiel: Ein Schlauch muss angemessen isoliert sein, um die erforderliche Temperatur konstant zu halten und Kondensationsbildung zu verhindern, die in strikt geregelten Produktionsumgebungen eine wichtige Ausfallursache darstellt. Liegt die Oberflächentemperatur eines Kühlschlauchs unter dem Taupunkt der Umgebungstemperatur, kann es an der Außenseite des Schlauchs zu Kondensatbildung kommen. Die Kosten für die dadurch entstehenden Ausfallzeiten können mitunter sehr hoch sein.
Darüber hinaus sollten andere kritische Komponenten von thermischen Kreislaufsystemen auch immer höhere Anforderungen erfüllen können. Für extrem niedrige Temperaturen sind gewöhnliche Ventile oder Rohrverschraubungen möglicherweise nicht geeignet. Vielmehr müssen Komponenten zum Einsatz kommen, die speziell für die Anforderungen in der Halbleiterfertigung entwickelt wurden. Um die heutigen Produktionsanforderungen erfüllen zu können, empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit einem Anbieter, der OEMs und Fabrikbetreiber unterstützen und bei der Auswahl geeigneter Komponenten gemäß den spezifischen Anwendungsparametern beraten kann.
Geeignete Installationstechniken und Leistungstests
Neben der Auswahl geeigneter Komponenten hängt ein effektives Temperaturmanagement auch von der richtigen Installation und Implementierung des Systems ab. Diese Vorgänge sind von entscheidender Bedeutung, um gleichbleibende und wiederholbare Prozesse sowie eine saubere und feuchtigkeitsfreie Betriebsumgebung zu gewährleisten.
Zunächst müssen die Grundlagen geschaffen werden. Eine leckagefreie Systemimplementierung hängt maßgeblich von einer korrekten Installation der zugehörigen Verschraubungen und Ventile ab. Unsachgemäße Installation ist nicht nur in der Halbleiterfertigung eine der häufigsten Ursachen für den Ausfall wichtiger Fluidsysteme, sondern betrifft alle Industriezweige. Mangelhafte Installationstechniken können Gewinneinbußen, eine geringere Produktionseffizienz und sogar Sicherheitsprobleme nach sich ziehen.
Der Mindestbiegeradius eines Schlauchs wird durch eine Isolierung nicht verändert. Allerdings kann das Biegen des Schlauchs die Isolationseigenschaften beeinträchtigen. Um diese Auswirkungen möglichst gering zu halten, werden in der Regel weichere Biegungen mit einem größeren Biegeradius empfohlen. Ist dies nicht möglich, sollten ggf. zusätzliche Isolierschichten angebracht werden.
Beziehungen pflegen
Da es darüber hinaus viele weitere wichtige Aspekte zu berücksichtigen gilt, können OEMs von Halbleiterwerkzeugen und Produktionsfabriken bei der Sicherstellung eines effektiven Temperaturmanagements von der Zusammenarbeit mit einem in diesen kritischen Systemen erfahrenen Anbieter profitieren.
Die Zusammenarbeit mit einem Anbieter, der Ihnen diese Werkzeuge und Fachkenntnisse bietet, kann Ihnen entscheidende Vorteile bringen:
Höhere Produktionsausbeute durch Minimierung von Temperaturschwankungen und Sicherstellung eines effizienten Medientransfers
Die konstante und optimierte Funktion des thermischen Kreislaufsystems ist für einen konsistenten und maximierten Chip- und Waferdurchsatz von entscheidender Bedeutung. Wenn Sie mehr zum Thema Temperaturmanagement oder anderen Lösungen zur Prozessoptimierung in der Halbleiterfertigung erfahren möchten, steht Ihnen unser Team beratend zur Seite. Im Swagelok Blog finden Sie weitere Artikel und Informationen zur Prozessoptimierung in der Halbleiterfertigung.
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