Увеличение выхода годных полупроводников с помощью оптимизированных сплавов

Повышение эффективности производства полупроводников с помощью оптимизированных материалов

Масрур Малик, менеджер по рынку полупроводников, Swagelok, и Шелли Танг, ведущий главный инженер-металлург, Swagelok

Быстрые инновации необходимы в высококонкурентной среде полупроводников. Большая часть современного мира зависит от разработки все более мощных микросхем, использующих все меньшие и меньшие транзисторы для создания высоких уровней вычислительной мощности. Закон Мура, который гласит, что количество транзисторов в данной микросхеме удваивается каждые два года, действует с 1970-х годов и продолжает влиять на развитие транзисторов сегодня.

Производители, конечно, должны сбалансировать эти требования к инновациям со своей способностью максимизировать как производительность, так и прибыльность. Как это сделать? Недавний отчет McKinsey &Company ¹ предполагает, что несколько общих стратегий — снижение затрат на рабочую силу, сокращение потребления материалов и сокращение глобальных расходов на закупки — доказали свою эффективность в краткосрочной перспективе, но не принесли долгосрочного повышения прибыльности.

Вместо этого, как говорится в отчете, производители полупроводников могут более эффективно управлять затратами и поддерживать более высокую прибыльность за счет повышения сквозной производительности. «Оптимизация выхода долгое время считалась одной из самых важных, но труднодостижимых целей, что является конкурентным преимуществом в производстве полупроводников», — говорится в McKinsey.

Непрерывная производительность может быть улучшена различными способами, но существует значительный потенциал в одной области процесса производства полупроводников, которую иногда упускают из виду:критические жидкостные системы и компоненты, которые транспортируют реагентные газообразные галогены из хранилища в камеру осаждения. Поскольку условия процесса становятся все более требовательными, а газы-реагенты становятся легче и агрессивнее, эти системы должны обеспечивать высочайший уровень производительности, и многое из этого зависит от материалов, из которых они изготовлены.

В современных условиях производства полупроводниковых микросхем низкокачественные нержавеющие стали часто не обеспечивают необходимого уровня производительности. Вот как компоненты жидкостной системы, изготовленные из материалов более высокого качества, могут способствовать более высокой сквозной производительности, и что производители полупроводников должны учитывать при выборе нержавеющих сталей.

Влияние жидкостных систем на потенциал урожайности.

Воздействие жидкостных и газовых систем на производительность в основном зависит от двух ключевых факторов:загрязнения и коррозии.

Во-первых, по мере того, как технологические транзисторы продолжают уменьшаться, устойчивость к загрязнению становится все более важным атрибутом производительности для производственных сред сверхвысокой чистоты. Даже минимальные микроскопические посторонние частицы могут вызвать серьезную проблему. Правильные компоненты жидкостной системы могут помочь ограничить попадание загрязняющих веществ в процесс производства щепы, тем самым способствуя увеличению объемов жизнеспособной стружки во время производственного цикла.

Во-вторых, поскольку в процессах производства полупроводников все чаще используются более агрессивные технологические газы, которые могут требовать все более высоких рабочих температур, потенциал коррозии увеличивается. Любой простой, связанный с необходимостью замены проржавевшего клапана, фитинга или трубы в этих системах, может привести к остановке производства и резкому снижению общего выхода продукции. Превосходная коррозионная стойкость может помочь производителям избежать таких простоев. Безопасность также является важным фактором здесь — системный компонент, который не работает должным образом, может привести к потенциально опасной утечке.

Достижение более высокой производительности за счет выбора стратегических материалов.

Состав нержавеющей стали с оптимизированным балансом высокоэффективных сплавов и остаточного содержания имеет решающее значение для производства полупроводников.

Например, повышенное содержание хрома, никеля и молибдена в рецептурах нержавеющей стали увеличивает как прочность материала, так и его способность противостоять коррозии, возникающей в результате контакта с агрессивными средами системы. Определенное остаточное содержание должно оставаться в составе — например, определенный баланс серы необходим для обеспечения оптимальной обработки поверхности и свариваемости конечного компонента. Это сложное сочетание характеристик производительности для балансировки, и для этого требуется производитель с большим опытом и знаниями в области металлургии и материаловедения.

Однако при производстве полупроводников чистота и чистота имеют решающее значение. Чистота может быть повышена за счет использования материала высокой чистоты с минимальным содержанием примесей в нержавеющей стали с помощью таких процессов, как обезуглероживание аргоном и кислородом (AOD), вакуумная индукционная плавка (VIM) и вакуумно-дуговая переплавка (VAR). Производитель также должен применять строгие методы контроля качества и испытаний — такие меры, как ультразвуковой контроль, вихретоковый контроль и другие методы, могут обнаруживать даже самые маленькие внутренние или внешние дефекты, которые могут поставить под угрозу чистоту. Обработка после механической обработки, такая как электрополировка и пассивация некоторых материалов, может дополнительно улучшить чистоту компонентов.

Что ожидать от поставщика компонентов жидкостной системы.

Чтобы уменьшить загрязнение, улучшить коррозионную стойкость и внести свой вклад в более высокую сквозную производительность производства, производители полупроводников должны искать проверенных поставщиков компонентов жидкостных систем, которые понимают уникальные потребности своих критически важных приложений и предлагают решения с оптимизированной функциональностью и конструкцией материала. .

Идеальный поставщик должен уметь…

• Полное понимание проблем материаловедения и производства полупроводников
• Закупайте нержавеющую сталь высочайшего качества у проверенных поставщиков.
• Поддерживать строго определенные стандарты химического состава материалов и обработки
• Тщательно и тщательно протестируйте все материалы из нержавеющей стали.
• Поддерживать строгий контроль над материалами на протяжении всего производственного процесса.
• Отслеживайте все материалы из нержавеющей стали от сырья до доставки, чтобы обеспечить 100% отслеживаемость.

Поиск поставщика, демонстрирующего каждое из этих качеств, стоит усилий производителей полупроводников, которые хотят добиться максимальной производительности в этой высококонкурентной среде. Поиск поставщика, который предлагает высокопроизводительные продукты, которые сводят к минимуму загрязнение и коррозию за счет правильного выбора материалов и конструкции продукта, имеет значительный потенциал окупаемости инвестиций.

Хотите узнать больше о том, как оптимизированные жидкостные системы могут помочь вам добиться долгосрочного повышения прибыльности? Компания Swagelok обладает многолетним опытом производства высокопроизводительных компонентов для полупроводниковой промышленности. Свяжитесь с нашей командой и узнайте, как вы можете извлечь выгоду уже сегодня.

¹ «Следующий шаг вперед в повышении доходности полупроводников», McKinsey &Company, 2 мая 2018 г.

Масрур Малик (Masroor Malik) — менеджер по рынку полупроводников в компании Swagelok. За двадцать два года работы в компании он накопил значительный технический опыт, помогая клиентам на рынке полупроводников. Он имеет ученые степени Университета Небраски в Линкольне и Школы менеджмента Уэтерхед в Университете Кейс Вестерн Резерв.

Шелли Танг (Shelly Tang) — ведущий инженер-металлург компании Swagelok. За почти 20 лет работы в этой должности Шелли накопила значительный опыт в области материаловедения в различных приложениях для критических флюидных систем. Она имеет докторскую степень. степень в области материаловедения и инженерии Университета штата Пенсильвания.