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压力调节器技术的进步有助于提高半导体制造产量

时间:2024-03-18   访问量:21

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随着数字技术更深入地融入现代世界的各个方面,对几乎每种半导体芯片的需求都在持续增长。这种需求给晶圆厂带来了提高产量的持续压力,迫使制造商寻找新技术和解决方案来提高生产率,同时提高制造质量。对于半导体行业来说,这可能是一个复杂且成本高昂的挑战。当制造商拥有完善的、价值数十亿美元的生产系统和控制系统时,很难说服他们投资集成新的生产、自动化和数据分析工具。然而,有一些增量技术可用,例如创新的新型气体输送组件,提供了提高半导体效率和生产力的方法,

升级关键气体输送系统组件以提高产量

更新或修改已建立的芯片制造工艺的任何部分都是具有挑战性的。首先,就工程和设备成本而言,它可能非常昂贵。新的系统集成也可能很麻烦,并对更大的运营造成代价高昂的干扰。这些挑战通常导致制造商及其供应商在流程中检查较小的系统和组件,以尝试找出提高产量的机会,而备受关注的一个系统和组件是气体输送系统和压力调节器。

由于半导体制造涉及如此多的气体输送系统,控制气流的压力调节器已成为提高产量的关键组成部分。更新的压力调节器设计提供更精确的压力和流量控制以及改进的循环时间,有助于制造商更严格地控制气体输送,这与更高的产品质量和更高的产量直接相关。从更大的角度来看,这些元件级的改进还可以帮助减少材料浪费和设备磨损,所有这些都有助于缓解制造商正在努力解决的半导体短缺问题。

气柜设计中高纯度部件的临界值

要了解高纯度压力调节器对半导体制造操作及其产量的积极影响,请在气体输送系统的更大范围内考虑典型的气柜。气体管线开始时是 100% 清洁且不含杂质的,因此引入该过程的调节器也必须是 100% 清洁的。这意味着调节器供应商必须在高纯度调节器的制造过程中尽自己的一份力量,以确保安装调节器后不会将杂质引入过程中。例如,一些压力控制调节器是专门为高纯度应用制造的,并在 ISO 4 洁净室中组装并真空袋包装,以从制造到运输和安装到系统的整个过程中保持清洁度。

然而,清洁度只是压力调节器对产量影响的一部分。同样重要的是调节器提供精确流量控制的能力。当气体供应到达气柜时,调节器负责控制分配到向洁净室工具供给的阀组箱的气体流量。一旦气体到达洁净室,流量精度对于提供高产品质量、从而实现高产量绝对至关重要,压力或流量的任何波动都会损害这种质量。

认识到调节器的关键作用及其影响产量的潜力,艾默生等行业领先的供应商将其工程专业知识集中在推进调节器技术上,以更精确地控制流量。因此,现在可以使用配备传感器的新型压力调节器,使制造商能够自动捕获、分析和响应调节器数据,而无需操作员干预。此外,压力调节器内部设计的进步,例如体积的减小和隔膜的修改,通过减少转换期间净化调节器所需的时间来改善循环时间。

数字压力调节器提升精度和控制能力

继续以气柜为例,气体输送领域的常见情况是工作人员通过读取柜内的压力表并手动记录读数来检查压力。这种传统方法在制造过程中至少引入了三个出错机会。首先,记录压力数据时可能会出现人为错误。其次,操作员记录数据和响应数据采取行动之间存在固有的延迟。最后,它要求操作员靠近气柜读取压力表,并且在某些情况下操作员必须打开气柜进行压力调节。每个步骤都会给流程增加不必要的风险,这可以通过集成现代压力调节器技术来解决。

例如,当手动捕获数据时,压力随时间的微小变化可能会被忽视,而微小的波动通常不会被识别和纠正,直到它们对芯片质量产生负面影响并降低产量。相比之下,数字化压力调节器可以响应微小的压力偏差并自动进行修正,无需操作员干预。这消除了与传统故障排除和手动控制相关的时间延迟,并防止不合规格的情况持续到影响质量和产量的程度。以这种方式将自动化应用于压力调节器还可以减少或消除操作员与气柜接触的需要,从而最大限度地降低操作员的安全风险。

压力调节器等组件的增量数字化以及随后的大型气体输送系统的数字化可以为未来的过程改进和安全性带来各种新的机会。除了真正优化产量之外,制造商还能够立即识别并纠正加工问题的根本原因,通过使操作员远离危险气体和设备来使流程本质上更安全,并通过更好的预防性维护来延长设备寿命。未来的半导体制造还将允许设施管理人员使用根据实时性能数据提供的预测维护工具来计划停机时间。

压力调节器机械特性的进步

虽然压力调节器的数字化是高精度气体输送的重要组成部分(如气柜示例所示),但调节器的机械特性还存在其他同样重要的创新,这些创新也有助于控制污染。

例如,新的调节器设计包括无弹簧和无螺纹型号,具有较小的内部容积和较少的介质接触点,以最大限度地减少颗粒积累和污染。调节器还可能采用束缚隔膜设计,在出口发生内部泄漏时形成可靠的密封。新型金属对金属隔膜与阀体密封件改善了调节器阀体内的泄漏完整性。这些更新的机械功能使压力调节器能够在多种类型的超高纯气体输送系统中提供更安全、更可靠的性能和污染控制,包括散装特种气体系统、气柜、阀歧管箱和其他工具连接和压力控制系统。标准化的零件号还使分销商和最终用户更容易选择。

选择零部件供应商的关键标准

对于需要更换气体输送系统中出现故障的压力调节器或希望将调节器更新为这些新设计的制造商来说,与拥有半导体制造专业知识和经验的知识丰富的供应商合作对于成功至关重要。

首先,找到一家拥有ISO等级洁净室的供应商,以确保您购买的调节器是在超洁净环境中采用超洁净制造工艺制造的。此外,请确保您的供应商可以随时供应符合行业标准并在性能和可靠性方面享有盛誉的产品。这将加快维修和更换零件的速度,这对于避免长时间停机至关重要。

其次,来自供应商的本地支持被证明是非常宝贵的,因为它使供应商能够熟悉制造操作,并且使制造商能够熟悉供应商的产品系列。制造商与供应商关系的这一方面对双方都有利,使他们能够和谐工作,快速解决短期问题,并专注于长期流程改进目标。让供应商参与制造挑战和目标还可以带来控制技术的进步,这对制造商以及整个行业都有好处。

最后,对供应链中断和原材料短缺的关注也应该在选择供应商时发挥作用。那些了解原材料资源和供应动态并主动为中断做好准备和计划的人可以提供更高水平的供应安全。 

每个组件都很重要

压力调节器的创新只是众多组件如何实现现代化以满足当今制造商数字化需求的一个例子。通过将整个制造过程完全数字化,压力调节器等组件变得“更智能”、更精确、反应更灵敏,制造商显着提高了实时监控和控制过程的能力。他们可以在问题减慢生产或影响质量之前更快地做出响应——这是半导体制造商维持产量并满足前所未有的需求的关键需求。

随着各行业继续投资于数字化转型,经过改进的数字压力调节器的微小变化可以带来巨大的改进,从而创造推动制造业向前发展的动力。这种方法是一种更易于管理的方式,可以从新的组件级技术提供的质量、安全性和产量方面获益。


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