Notkun skynjara í hálfleiðaraiðnaði

Flæðisnemi

(1) Hentar fyrir kjarnategundir í hálfleiðaraiðnaðinum

Í framleiðslu hálfleiðara eru vökvarnir aðallega vinnslugas (eins og silan, ammóníak) og ætandi vökvar (etslausn, hreinsilausn). Flæðistýring þarf að taka mið af nákvæmni lítilla flæðishraða, mengunarvörn og tæringarþoli. Algengustu gerðirnar eru meðal annars hitagasmassaflæðismælar, laminarþrýstingsmismunarflæðismælar, Coriolis-flæðismælar og ómsflæðismælar. Valið er sveigjanlegt út frá gerð miðils og flæðissviði.

(2) Kjarnaforritasviðsmyndir

1. Litgrafíuferli: Að tryggja nákvæmni í útsetningu og húðun

Litografía er kjarnastig í framleiðslu hálfleiðara, með afar miklum kröfum um stöðugleika gasþéttni og vökvahlutfalls. Flæðisskynjarar eru aðallega notaðir í tveimur þáttum: Í fyrsta lagi, meðan á útsetningarferlinu stendur, stjórna þeir nákvæmlega flæðishraða verndargasa eins og köfnunarefnis og vetnisflúoríðs til að viðhalda stöðugleika gasandrúmsloftsins í útsetningarklefanum, koma í veg fyrir rykviðloðun og oxun ljósþolsins og tryggja jafna útsetningu, hentugt fyrir litla flæðisstýringu (1 sccm = 1 rúmsentimetrar á mínútu); Í öðru lagi, í húðunarferli ljósþolsins, fylgjast þeir með flæðishraða þynningarefnisins, stilla nákvæmlega styrk og húðunarþykkt ljósþolsins, forðast frávik í línubreidd og styðja þannig við ferliskröfur háþróaðrar framleiðslutækni eins og 7nm og lægri.

2. Etsunarferli: Stjórnun á viðbragðshraða og einsleitni

Etsunarferli fela í sér þurretsun og blautetsun, sem bæði krefjast flæðisskynjara fyrir nákvæma stjórn. Í þurretsun er náð fram kraftmikilli aðlögun á flæðishlutföllum hvarfgasa eins og súrefnis, argons og klórs með hita- eða Coriolis-flæðismælum til að stjórna plasmaetshraðanum, halda hraðasveiflum innan ±0,5%, draga úr brúnaskemmdum og etsfrávikum á skífunni. Í blautetsun er fylgst með blóðrásarflæði etslausnarinnar til að tryggja nægilega snertingu og einsleita viðbrögð yfirborðs skífunnar við etslausnina, forðast staðbundin ofetsun eða vanetsun, sérstaklega hentugt fyrir flæðiseftirlit með ætandi vökvum eins og vetnisflúoríði og brennisteinssýru með mikilli styrk.

3. Filmuútfellingarferli (CVD/PVD): Að tryggja gæði filmunnar

Efnafræðileg gufuútfelling (CVD) og eðlisfræðileg gufuútfelling (PVD) eru lykilferli við framleiðslu á hálfleiðarafilmum. Flæðisstýring ákvarðar beint þykkt, samsetningu og viðloðun filmanna. Í CVD ferlum er nákvæm stjórnun á flæðishraða hvarfgasa eins og silans, ammóníaks og metans náð með laminar þrýstingsmismunarflæðismælum til að ná nanómetra þykktarstjórnun á filmum eins og kísillnítríði og kísilloxíði, sem tryggir einsleitni upp á ±1% og dregur úr lekastraumi tækisins. Í PVD ferlum er fylgst með flæðishraða óvirkra gasa eins og argons til að viðhalda stöðugleika gasþrýstingsins í lofttæmishólfinu, koma í veg fyrir að óhreinindi komist inn og tryggja hreinleika og viðloðun málmfilma (kopar, ál).

4. Hjálparferli: Þrif, þurrkun og meðhöndlun útblástursgass

Í hreinsunarferlinu á skífum er flæðishraði köfnunarefnis og vetnis stjórnað með hitagassflæðismælum til að ná nákvæmri úðun á hreinsilausn og hraðri þurrkun á skífunni, til að forðast óhreinindi eftir hreinsun. Á sama tíma er fylgst með blóðrásarflæðishraða hreinsilausnarinnar til að tryggja samræmda hreinsunaráhrif fyrir skífulotur. Í meðhöndlunarferlinu á útblástursgasinu er fylgst með útblástursflæði framleiðslugassins (sem inniheldur klórgas, vetnisflúoríð o.s.frv., eitrað lofttegundir) með ómsflæðismælum til að tryggja að útblástursgasið sé hreinsað og losað í samræmi við staðla, til að forðast umhverfismengun og öryggisáhættu.

Þrýstingsskynjarar

(1) Kjarnagerðir sem henta fyrir hálfleiðaraiðnaðinn

Í framleiðslu hálfleiðara þarf að framkvæma flest kjarnaferli í hálofttæmi eða við ákveðinn þrýsting. Kröfur um þrýstiskynjara eru mikil nákvæmni, tæringarþol og smækkun. Algengasta gerðin er hálfleiðari piezoresistive þrýstiskynjari (hentar fyrir MEMS tækni, með mikilli nákvæmni), ásamt rafrýmdum (lágþrýstingur, örþrýstingsmæling) og piezoelectric (dynamic þrýstingseftirlit) skynjurum, sem geta náð yfir breitt þrýstimælingarsvið frá 10⁻⁹ Pa til 1 MPa.

(2) Kjarnaforritasviðsmyndir

1. Þrýstistýring lofttæmisklefa: Stuðningur við kjarnaferla

Fyrir ferli eins og steinþrykk, etsun og þunnfilmuútfellingu, sem öll þurfa að fara fram í umhverfi með miklu lofttæmi (þar sem lofttæmi nær 10⁻³ til 10⁻⁹ Pa), fylgjast þrýstiskynjarar með þrýstingsbreytingum í hólfinu í rauntíma og senda merkin aftur til lofttæmiseiningarinnar til að stilla hraða og rekstrarstöðu lofttæmisdælunnar á kraftmikinn hátt og viðhalda stöðugu lofttæmi. Ef lofttæmið er ófullnægjandi mun það valda vandamálum eins og nálarholum á filmunni, ójafnri etsun og mengun á ljósgrímunni, sem dregur beint úr afköstum skífunnar. Þess vegna þarf nákvæmni þrýstingsmælinga að ná ±0,1% FS (fullt kvarðasvið) fyrir allt sviðið.

2. Þrýstingsstjórnun á ferlislofttegundum: Nákvæm tenging flæðisstýringar

Við flutning á gasi í ferlinu leiða þrýstingssveiflur beint til frávika í flæði, sem hefur áhrif á stöðugleika ferlisins. Þrýstingsskynjarar eru tengdir við flæðisskynjara til að ná fram tvöfaldri lokuðu lykkjustýringu með „þrýstingi og flæði“, sem fylgist með gasþrýstingnum í leiðslunni í rauntíma og aðlagar öryggislokann kraftmikið til að forðast þrýstingssveiflur (innan ±1%), sérstaklega hentugt fyrir þrýstingseftirlit með ætandi lofttegundum eins og klór og vetnisklóríð, sem krefjast sérstakrar tæringarþolinnar húðunar til að koma í veg fyrir skemmdir á skynjaranum.

3. Pökkunar- og límingarferli: Að tryggja nákvæmni viðloðunar

Í ferlum við límingu á skífum og flísapökkun hefur þrýstistýring bein áhrif á áreiðanleika vörunnar. Við límingu á skífum stýrir piezoresistive þrýstiskynjarinn nákvæmlega límingarþrýstingnum (venjulega frá nokkrum millipaskölum upp í nokkra tugi paskala) og tryggir að skífurnar tvær séu þétt límdar saman án loftbóla eða rangrar stillingar, sem styður við háþróaða pökkunarferli eins og staflaða flögur og flísapökkun; í plastþéttingarferlinu er þrýstingur plastþéttiefnisins fylgst með og þrýstingurinn í mótinu er stilltur kraftmikið til að forðast aflögun flísanna og ófullnægjandi fyllingu plastþéttiefnisins, sem bætir hæfni pökkunar.

4. Öryggiseftirlit með búnaði: Að forðast leka og bilunarhættu

Ef þrýstingsleki verður í leiðslum og hólfum hálfleiðarabúnaðar, veldur það öryggisslysum og bilunum í ferlinu. Þrýstingsskynjarar fylgjast með þrýstingsbreytingum í lofttæmishólfum og ferlisleiðslum í rauntíma. Þegar þrýstingurinn fer yfir stillt þröskuld, fer viðvörun í gang og ferlið er stöðvað til að koma í veg fyrir leka ætandi lofttegunda og skemmdir á hólfinu; á sama tíma er vinnuþrýstingur lofttæmisdælna, þjöppna o.s.frv. fylgst með til að greina tafarlaust ofhleðslu, leka o.s.frv. á búnaði, sem lengir líftíma búnaðarins.

Hitaskynjarar

(1) Kjarnagerðir sem henta fyrir hálfleiðaraiðnaðinn

Hálfleiðaraferlið krefst afar mikillar nákvæmni í hitastýringu. Í sumum tilfellum verður hitastigið að vera innan við ±0,1°C. Algengir hitaskynjarar eru meðal annars hitaþolsskynjarar (PT100/PT1000, með mikilli nákvæmni og góðum stöðugleika), hitaeiningaskynjarar (sem þola hátt hitastig, henta fyrir aðstæður á bilinu 300 til 1800°C) og hálfleiðarahitaskynjarar (NTC/PTC, með litla stærð og hentugir til samþættingar). Valið er hægt að gera út frá hitastýringarsviði og nákvæmniskröfum.

(2) Kjarnaforritasviðsmyndir

1. Litgrafíuferli: Stöðugleiki hitastigs ljósþols og búnaðar

Seigja og næmi ljósþolsefnis fyrir hitastigi eru afar viðkvæm. Hitafrávik geta leitt til ójafnrar húðunar og ófullkominnar framköllunar. Hitaskynjarar fylgjast með hitastigi geymslutanks ljósþolsefnisins og húðunarpallsins í rauntíma til að viðhalda stöðugu hitastigi (venjulega 23 ± 0,5 ℃); á sama tíma fylgjast þeir með hitastigi linsu ljósþolsefnisins til að koma í veg fyrir að linsan afmyndist vegna langvarandi notkunar og hafi áhrif á nákvæmni litografíu, sem tryggir samræmi í línubreidd.

2. Filmuútfelling og glæðing: Nákvæm hitastýring tryggir kristalgæði

Í CVD-ferlum er hitastig hvarfhólfsins fylgst með með hitamæli (300-1000°C), sem gerir kleift að stjórna hvarfhitanum nákvæmlega til að tryggja fullkomin og einsleit viðbrögð og hreina filmusamsetningu; í ​​PVD-ferlum er hitastig skotmarksins og undirlagsins fylgst með til að koma í veg fyrir ofhitnun skotmarksins og stjórna hækkun og lækkun hitastigs undirlagsins til að auka viðloðun filmunnar. Í glæðingarferli skífunnar stjórna hitamælir, sem eru tengdir saman með hitaviðnámi og hitamæli, nákvæmlega hitastigshalla, upphitunarhraða og kælingarhraða glæðingarofnsins til að útrýma innri spennu í skífunni og bæta kristalbyggingu hennar, sem eykur þannig rafmagn skífunnar.

3. Etsunar- og hreinsunarferli: Stjórnun á skilvirkni viðbragða

Í blautum etsun er etshraðinn jákvætt í fylgni við hitastig. Hitaskynjarar fylgjast með hitastigi etslausnarinnar í rauntíma og halda því innan stillts bils (venjulega 25-40°C) til að forðast óhóflega etsun við hátt hitastig og ófullkomna etsun við lágt hitastig; í þurrum etsun er plasmahitastigið fylgst með til að koma í veg fyrir skemmdir á rafrásarbyggingu skífunnar vegna mikils hitastigs. Í hreinsunarferlinu er hitastig hreinsunarlausnarinnar fylgst með til að bæta hreinsunarhagkvæmni og forðast skemmdir á oxíðlaginu á yfirborði skífunnar vegna mikils hitastigs.

4. Viðhald búnaðar: Að koma í veg fyrir bilun vegna ofhitnunar

Búnaður til framleiðslu á hálfleiðurum (lofttæmisdælur, þjöppur, kælikerfi, flutningskerfi) er viðkvæmur fyrir ofhitnun vegna langvarandi notkunar á miklum hraða. Hitaskynjarar fylgjast með hitastigi lykilhluta búnaðarins í rauntíma. Þegar hitastigið fer yfir þröskuldinn eru ofhitnunarvörn og viðvörunarkerfi virkjuð til að koma í veg fyrir skemmdir á búnaðinum; á sama tíma er hitastig flutningskerfisins fyrir skífur fylgst með til að koma í veg fyrir að hár hiti mengi skífuna eða hafi áhrif á nákvæmni flutningsins, sem tryggir samfellda framleiðslu.

Stigskynjarar

(1) Kjarnagerðir sem henta fyrir hálfleiðaraiðnaðinn

Í framleiðslu hálfleiðara þarf að hafa stjórn á vökvanum, þar á meðal etslausnum, hreinsilausnum, ljósþolnum vökvum, afjónuðu vatni og úrgangsvökvum. Þessir vökvar eru að mestu leyti ætandi og viðkvæmir fyrir mengun. Hæfniskynjararnir verða að uppfylla kröfur um snertileysi, tæringarþol og mikla nákvæmni. Algengustu gerðirnar eru rafrýmdarhæfniskynjarar (hentugir fyrir ætandi vökva), ljósrafmagnshæfniskynjarar (hentugir til lekagreiningar) og dýfingarhæfniskynjarar (hentugir fyrir stóra geymslutanka).

(2) Kjarnaforritasviðsmyndir

1. Geymsla á vökva í ferlinu: Komið í veg fyrir yfirflæði og truflanir á framboði

Vökvar í vinnslu, svo sem etslausn, hreinsilausn og ljósþol, eru geymdir í sérstökum tönkum. Vasastigsskynjarar fylgjast með vökvastigi í rauntíma og virkja tvíhliða viðvaranir: þegar vökvastigið er undir stilltu þröskuldi er gefin út viðvörun um áfyllingu til að koma í veg fyrir að ferlið truflist vegna bilunar í framboði; þegar vökvastigið er yfir þröskuldinum er gefin út viðvörun um yfirfall til að koma í veg fyrir að ætandi vökvar flæði yfir og mengi framleiðsluumhverfið, skemmi búnað og skífur. Fyrir ætandi vökva eins og ljósþol er notaður snertilaus rafrýmd skynjari til að forðast mengun af völdum snertingar skynjarans við vökvann.

2. Lekaleit í leiðslum: Forðist öryggishættu

Samskeyti og lokar í leiðslum fyrir flutning á vökva í ferlinu (sérstaklega leiðslum fyrir etslausnir og vetnisflúoríð) eru viðkvæmir fyrir leka. Ljósnemi er settur upp á lægsta punkti leiðslunnar eða við samskeytin og getur greint leka. Þegar leki greinist er viðvörun gefin tafarlaust til að koma í veg fyrir útbreiðslu ætandi vökva og draga úr skemmdum á búnaði og mengun á skífum, sem og lágmarka tap vegna niðurtíma.

3. Vökvablöndun og vatnsveita: Tryggið nákvæmt hlutfall

Framleiðsla á hálfleiðurum krefst mikils magns af hreinu afjónuðu vatni. Vatnsmagnsskynjarinn fylgist með vökvastigi í geymslutanki afjónaðs vatns til að tryggja stöðugt vatnsframboð og koma í veg fyrir að ófullnægjandi vatnsframboð hafi áhrif á ferli eins og hreinsun og kælingu. Í blöndunarferli efnafræðilegra hvarfefna er vökvastigi í blöndunartankinum fylgst með, ásamt hrærikerfi og flæðisskynjara, til að tryggja nákvæma blöndun hvarfefna og koma í veg fyrir að vökvinn flæði yfir meðan á blöndunarferlinu stendur, sem tryggir stöðugleika ferlisins.

4. Meðhöndlun úrgangsvökva: Eftirlit með reglunum og stöðugt ferli

Etsunarúrgangur og hreinsiúrgangur sem myndast við framleiðsluferlið þarf að safna saman og meðhöndla á jafnan hátt. Vökvastigsskynjari fylgist með vökvastigi í geymslutanki úrgangsvökvans. Þegar vökvastigið nær stilltu gildi er útblástursviðvörun gefin út til að láta starfsfólk vita að það þarf að bregðast við í tæka tíð til að koma í veg fyrir að yfirfall úrgangsvökva valdi umhverfismengun; á sama tíma er vökvastigi úrgangsmeðhöndlunarbúnaðarins fylgst með til að tryggja stöðugleika meðhöndlunarferlisins og tryggja að úrgangurinn sé losaður í samræmi við staðla.