يغلق
اختر موقعك
عالمي
وسائل التواصل الاجتماعي
في مصانع أشباه الموصلات الحديثة، يتم التحكم في كل خطوة من خطوات الرقاقة وقياسها وتكرارها آلاف المرات يوميًا. ومع ذلك، خلف الغرف فائقة النظافة والطباعة الحجرية المتقدمة وغرف التفريغ العالية، هناك عامل هادئ يجعل كل هذا ممكنًا: النيتروجين عالي النقاء. بدلاً من الاعتماد فقط على النيتروجين السائل أو الأسطوانات المنقولة بالشاحنات، تتجه العديد من المصانع الآن إلى أنظمة توليد النيتروجين في الموقع المبنية حول مولد النيتروجين الصناعي لتأمين إمدادات نيتروجين مستقرة ويمكن التحكم فيها وفعالة من حيث التكلفة للعمليات الحيوية.
بعبارات بسيطة، تستخدم أنظمة توليد النيتروجين لتصنيع أشباه الموصلات مولد نيتروجين صناعي في الموقع لإنتاج نيتروجين عالي النقاء وجاف وخالي من الزيت من الهواء المضغوط، ثم توزيع هذا النيتروجين على الأدوات والغرف النظيفة والمرافق لتحسين استقرار العملية وتقليل تكاليف التشغيل وزيادة أمن الإمداد مقارنة بالغاز الذي يتم تسليمه.
ومع تقلص هندسة الرقائق وزيادة حجم الإنتاج، أصبحت جودة وموثوقية غازات المعالجة أكثر أهمية. يستخدم النيتروجين في تطهير الرقائق، والتعطيل، والغاز الحامل، واختبار التسرب، وحماية الأسطح الحساسة. يسمح نظام المصمم جيدًا مولد النيتروجين لمصانع أشباه الموصلات بضبط النقاء والضغط والتدفق لكل تطبيق، باستخدام تقنيات مثبتة مثل PSA (امتصاص الضغط المتأرجح) ومحطات النيتروجين المعيارية أو المعبأة في حاويات والتي يمكن تشغيلها 24 ساعة في اليوم، 7 أيام في الأسبوع.
في هذا الدليل، سوف تحصل على نظرة عامة كاملة حول كيفية استخدام النيتروجين في تصنيع أشباه الموصلات، حيث يناسب مولد النيتروجين الموجود في الموقع ، ولماذا تستثمر المزيد من المصانع في أنظمة توليد النيتروجين الخاصة بها بدلاً من الاعتماد كليًا على الغاز الذي يتم توصيله.
في هذا الدليل سوف نغطي:
تصنيع أشباه الموصلات بغاز النيتروجين
تطبيقات مولدات النيتروجين في صناعة أشباه الموصلات
فوائد مولدات النيتروجين لتصنيع أشباه الموصلات
يتم استخدام غاز النيتروجين في جميع أنحاء تصنيع أشباه الموصلات لإنشاء بيئات خاملة وجافة وخالية من الجسيمات، ويوفر مولد النيتروجين الموجود في الموقع هذا النيتروجين بشكل مستمر بنقاء وضغط وتدفق يمكن التحكم فيه لدعم أنظمة معالجة الرقائق والتجميع والمنشأة.
يعتمد إنتاج أشباه الموصلات على التحكم الدقيق في الكيمياء ودرجة الحرارة والتلوث. تعتبر العديد من الخطوات في تصنيع الرقاقة الأمامية وتجميع الواجهة الخلفية حساسة للغاية للأكسجين والرطوبة. يعتبر النيتروجين هو الغاز الخامل المفضل لأنه متوافر وغير متفاعل في الظروف العادية ويسهل توليده في الموقع باستخدام مولد النيتروجين . في المصانع النموذجية، يتم استهلاك النيتروجين بكميات كبيرة لتطهير الرقائق والغاز الحامل والغاز الشامل واختبار التسرب.
تقليديا، تستخدم المصانع النيتروجين السائل المخزن في خزانات أو مجموعات من الأسطوانات. اليوم، يمكن لأنظمة المعتمدة على PSA مولدات النيتروجين إنتاج النيتروجين بمستويات نقاء تتراوح من حوالي 95 بالمائة إلى 99.9999 بالمائة، مع انخفاض نقاط الندى إلى 60 درجة مئوية تحت الصفر، مباشرة من الهواء المضغوط. وهذا يعني أن مصنع أشباه الموصلات يمكنه مطابقة جودة النيتروجين وكميته مع كل خطوة في العملية، مع تقليل الاعتماد على عمليات التسليم والموردين الخارجيين.
للحصول على نظرة عامة سريعة، يربط الجدول أدناه خطوات أشباه الموصلات النموذجية بمتطلباتها من النيتروجين وكيف مولد النيتروجين . يدعمها
| منطقة العملية | دور النيتروجين النموذجي | نطاق نقاء النيتروجين النموذجي | مساهمة نموذجية لمولد النيتروجين |
|---|---|---|---|
| تنظيف وتجفيف الرقاقة | التطهير والتجفيف ومنع الأكسدة | 99.9 إلى 99.999 بالمائة | نيتروجين مستقر عالي النقاء لأدوات التجفيف |
| الطباعة الحجرية ومقاومة الخبز | تطهير، خامل، مقاومة الحماية | 99.99 إلى 99.999 بالمئة | النيتروجين الجاف من مولد النيتروجين PSA إلى المسارات |
| أدوات الحفر والترسيب | تطهير الغرفة، والتنفيس، والغاز الناقل | تصل إلى 99.9999 بالمائة في بعض الأدوات | نيتروجين فائق النقاء مع جهاز تنقية إذا لزم الأمر |
| التجميع والتعبئة | إنحسر اللحام والقولبة والاختبار | 99.9 إلى 99.999 بالمائة | النيتروجين المتسق من وحدات المولدات المعيارية |
| المرافق والمرافق | مكياج هواء الغرفة النظيف والغاز الاحتياطي والمرافق | 99.5 إلى 99.9 بالمئة | النيتروجين السائب من انزلاق مولد النيتروجين الرئيسي |
في كل هذه الخطوات، المفتاح هو الاتساق. يمكن المصمم لمولد النيتروجين بأبراج PSA والخزانات العازلة والمجففات والترشيح توفير ضغط نيتروجين ثابت ونقاء حتى أثناء فترات ذروة الطلب. تقوم محطات النيتروجين المعيارية أو الحاوية المجمعة بدمج مولد النيتروجين PSA ومعالجة الهواء وتخزين الغاز في انزلاق أو حاوية مدمجة. يسهل هذا النهج على مصانع أشباه الموصلات تحديد موقع إمدادات النيتروجين بالقرب من نقاط الاستهلاك، أو حتى نشر وحدات منفصلة لتوليد النيتروجين في مباني مختلفة أو غرف نظيفة.
تقدر مصانع أشباه الموصلات أيضًا قدرة التشغيل المستمر على مدار 24 ساعة لأنظمة مولدات النيتروجين المعتمدة على PSA . يتم تبديل أبراج الامتزاز تلقائيًا للحفاظ على تدفق النيتروجين بينما يتجدد المنخل الجزيئي، ويتم الإشراف على النظام بأكمله بواسطة PLC مع مراقبة الضغط والنقاء والتدفق. مع الصيانة المناسبة، يمكن أن يستمر المنخل الجزيئي لسنوات عديدة، ويمكن لمولد النيتروجين نفسه أن يعمل لعقود.
في تصنيع أشباه الموصلات، يتم استخدام مولد النيتروجين لتصنيع الرقائق، والتجميع والتعبئة، وأنظمة المنشأة، مما يوفر النيتروجين في الموقع للتطهير، والتعطيل، والغاز الحامل، واختبار التسرب، ودعم الغرفة النظيفة بطريقة مرنة وفعالة من حيث التكلفة.
تكمن المجموعة الأولى من تطبيقات مولد النيتروجين في تصنيع الرقائق. أثناء نمو الأكسيد، وانتشاره، وغرسه، وترسيبه وحفره، يتم استخدام النيتروجين كغاز بطانية لمنع التفاعلات غير المرغوب فيها مع الأكسجين، بالإضافة إلى غاز تطهير للغرف وأقفال التحميل. قد تتطلب الأدوات نيتروجينًا عالي النقاء يصل إلى 99.9999 بالمائة، وهو ما يمكن تحقيقه من خلال الجمع بين مولد النيتروجين PSA وأجهزة تنقية التلميع، أو قد تتطلب فقط نقاء 99.99 بالمائة، والذي يمكن لنظام PSA توفيره مباشرة.
في الطباعة الحجرية، يتم استخدام النيتروجين في خزانات التخزين المقاومة وأدوات التعريض وأفران الخبز بعد التعريض. هنا، يوفر مولد النيتروجين النيتروجين النظيف والجاف لحماية الكيمياء المقاومة والبصريات. في المقاعد الرطبة ومحطات التجفيف، يتم استخدام النيتروجين لنفخ السوائل ومنع ظهور العلامات المائية على الرقاقات. لتلبية احتياجات النقاء والجفاف العالية، يتم إقران مولد النيتروجين مع مجففات مبردة أو مجففة وترشيح دقيق لإبقاء الزيت والجزيئات خارج تيار النيتروجين.
المجموعة الثانية من التطبيقات تغطي التجميع والتعبئة. أثناء توصيل القالب واللحام بإعادة التدفق، يساعد النيتروجين على ضمان الترطيب ويقلل الأكسدة على وصلات اللحام. غالبًا ما تستخدم عمليات القولبة والتغليف النيتروجين لإزالة الغاز ولحماية المواد الحساسة. يمكن المعياري لمولد النيتروجين أن يوضع بالقرب من خط التجميع ويزود النيتروجين بالتدفق والضغط المطلوبين. ومع زيادة الإنتاج، يمكن إضافة وحدات مولدة للنيتروجين إضافية لتتناسب مع الطلب المتزايد دون إعادة تصميم النظام بأكمله.
المجموعة الثالثة هي أنظمة المرافق والدعم. قد تستخدم الغرف النظيفة الهواء المخصب بالنيتروجين في مناطق معينة للتحكم في مخاطر الحريق أو مستويات الأكسجين، ويستخدم النيتروجين في خزانات الغاز ومشعبات الصمامات ورؤوس التوزيع كغاز تطهير. يمكن لأنظمة في الموقع مولد النيتروجين تغذية رأس النيتروجين الرئيسي، والذي يتفرع بعد ذلك إلى مناطق ومناطق ضغط مختلفة. يمكن تركيب محطات النيتروجين في حاويات والتي تدمج PSA مولد النيتروجين وضواغط التخزين والتعزيز خارج المبنى الرئيسي وتوصيلها بشبكة الغاز الداخلية، مما يوفر مساحة غرفة نظيفة قيمة.
يلخص الجدول التالي استخدامات أشباه الموصلات الشائعة لمولد النيتروجين الموجود في الموقع.
| مجال التطبيق | المهمة النموذجية للنيتروجين | دور مولد النيتروجين |
|---|---|---|
| أدوات عملية الويفر | تطهير، خامل، الغاز الناقل | يوفر نيتروجين مستقر عالي النقاء مباشرة إلى ألواح غاز الأدوات |
| الطباعة الحجرية والمقاومة | مقاومة الحماية، وتطهير البصريات | يوفر النيتروجين الجاف النظيف للخزائن ومعدات التعرض |
| مقاعد مبللة ومجففات | تجفيف، مضاد للأكسدة | تنطلق الأعلاف من النيتروجين بنقطة ندى منخفضة لتجفيف خالٍ من العلامات المائية |
| خطوط التجميع والتغليف | إنحسر، صب، الاختبار | يسلم النيتروجين في التدفق المتحكم فيه إلى الأفران ومكابس القولبة |
| أنظمة المرافق | دعم الغرفة النظيفة، التطهير، السلامة | يعمل كمصدر للنيتروجين بالجملة لرؤوس التوزيع وخطوط التطهير |
نظرًا لأن جميع نقاط الاستهلاك هذه يتم تقديمها من منصة مولد النيتروجين نفسها الموجودة في الموقع ، يمكن لمصانع أشباه الموصلات مراقبة إجمالي استخدام النيتروجين، وضبط نقاط ضبط المولد، والتخطيط للتوسعات. تتضمن العديد من أنظمة الحديثة مولدات النيتروجين عناصر تحكم PLC متقدمة مع اتصالات Ethernet أو ناقل المجال، والمراقبة عن بعد وتسجيل البيانات. يمكن لمهندسي المصنع تتبع النقاء ونقطة الندى والضغط والتدفق مباشرة في نظام مراقبة المنشأة وضبط وضع تشغيل مولد النيتروجين لتوفير الطاقة خلال فترات الطلب المنخفضة.
بالنسبة لتصنيع أشباه الموصلات، يوفر مولد النيتروجين في الموقع تكلفة تشغيل أقل وأمنًا أعلى للإمدادات وتحكمًا مرنًا في النقاء واستدامة محسنة وتكاملًا أفضل مع عمليات التصنيع مقارنة بالنيتروجين الذي يتم تسليمه.
ومن منظور التكلفة أ يلغي مولد النيتروجين العديد من النفقات المتكررة المرتبطة بالنيتروجين السائل أو إمداد الأسطوانة. لا توجد رسوم إيجار للخزانات، ولا توجد رسوم نقل إضافية، كما أن الخسائر الناجمة عن التنفيس أو التبخر أقل. تظهر دراسات الحالة من الصناعات الأخرى أن الشركات التي تتحول إلى أنظمة مولدات النيتروجين القائمة على PSA غالبًا ما تقلل تكاليف النيتروجين بحوالي 30 إلى 50 بالمائة، ويرى البعض فترات استرداد في حدود سنة إلى سنتين. بالنسبة لشركة مصنعة لأشباه الموصلات ذات الحجم الكبير والتي تتطلب طلبًا كبيرًا على النيتروجين، يمكن أن يكون التوفير على مدار عمر مولد النيتروجين كبيرًا جدًا.
ويشكل أمن الإمدادات فائدة رئيسية أخرى. يعمل الموجود في الموقع مولد النيتروجين بالهواء المضغوط والكهرباء، وهما بالفعل من المرافق الحيوية في أي مصنع. شريطة أن تكون هذه الخدمات موثوقة، يصبح إمدادات النيتروجين أقل اعتمادًا على الخدمات اللوجستية الخارجية أو ظروف الطرق أو مشكلات الموردين. تم تصميم أنظمة النيتروجين PSA للتشغيل المستمر على مدار 24 ساعة، مع تبديل البرج تلقائيًا وتكرار مدمج عند مولد النيتروجين المتعددة. تركيب وحدات
تعد مرونة النقاء ذات قيمة خاصة في مصانع أشباه الموصلات. باستخدام مولد النيتروجين ، يمكن للمشغل تحديد أهداف نقاء مختلفة لتطبيقات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن توفير العمليات الأمامية التي تحتاج إلى 99.999 بالمائة من النيتروجين من مولد نيتروجين PSA عالي النقاء أو من مولد بالإضافة إلى جهاز تنقية، في حين قد يتم تعيين الاستخدامات الأقل أهمية لمولد نيتروجين منفصل يعمل بنسبة 99.9 بالمائة من النيتروجين لتوفير الطاقة. يمكن ضبط نقاء النيتروجين ونقطة الندى والضغط لتتناسب مع غلاف العملية.
تعتبر فوائد الاستدامة لمولد النيتروجين مهمة أيضًا. يؤدي التخلص من شحنات النيتروجين إلى تقليل البصمة الكربونية المرتبطة بخسائر النقل والتبخر. يستخدم توليد النيتروجين في الموقع الهواء كمواد خام ويمكن دمجه مع الضواغط الموفرة للطاقة واسترداد الحرارة. تشير بعض التحليلات إلى أن أنظمة النيتروجين في الموقع يمكن أن تقلل بشكل كبير من إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة مقارنة بالنيتروجين السائب، خاصة عند تركيبها بالقرب من نقطة الاستخدام وعندما يتم تشغيلها بواسطة معدات فعالة.
لتسليط الضوء على فوائد مولد النيتروجين في تصنيع أشباه الموصلات، يتناقض جدول المقارنة هذا بين توليد الموقع والنيتروجين الذي يتم تسليمه:
| الجانب | مولد النيتروجين الموجود في الموقع | تسليم النيتروجين السائل أو الأسطواني |
|---|---|---|
| أمن العرض | يتم إنشاؤها حسب الطلب من الهواء والطاقة | يعتمد على تسليم الشاحنات والجداول الزمنية للموردين |
| تكلفة التشغيل | تكلفة أقل لكل وحدة غاز، بدون رسوم إيجار أو نقل | ارتفاع التكلفة على المدى الطويل والرسوم الإضافية وخسائر التبخر |
| مرونة النقاء | نقاء قابل للتعديل من 95 إلى 99.9999 بالمائة | درجات المنتج الثابتة، مرونة أقل |
| بصمة التثبيت | مزلجات أو حاويات معيارية، قريبة من نقطة الاستخدام | خزانات خارجية كبيرة وبنية تحتية، موقع ثابت |
| قابلية التوسع | أضف المزيد من وحدات مولدات النيتروجين مع تزايد الطلب | يتطلب دبابات جديدة أو عقود التوريد |
| الاستدامة | انخفاض انبعاثات وسائل النقل، وإمكانية تحسين الطاقة | انبعاثات أعلى من وسائل النقل، وتحكم أقل في مصدر الطاقة |
| المراقبة والتحكم | PLC متكامل مع المراقبة عن بعد وتسجيل البيانات | تحكم محدود يتجاوز مراقبة مستوى الخزان الأساسي |
عندما مولد النيتروجين بشكل صحيح، يكتسب مصنعو أشباه الموصلات مزيدًا من التحكم في استراتيجية الغاز الخاصة بهم. يتم تحديد نظام يمكن للمهندسين تخطيط سعة النيتروجين مثل المرافق الأخرى، ودمج مولد النيتروجين في مفاهيم التكرار، والطاقة غير المنقطعة، ومراقبة المنشأة، بدلاً من معاملة النيتروجين كسلعة خارجية.
باختصار، يعتمد تصنيع أشباه الموصلات على النيتروجين عالي النقاء في كل مرحلة، ويتيح نظام مولد النيتروجين المصمم جيدًا للمصانع إنتاج هذا النيتروجين في الموقع مع تحكم أفضل وتكلفة أقل وأمان أعلى من الاعتماد فقط على النيتروجين المُسلَّم.
من تصنيع الرقائق إلى أنظمة التجميع والمرافق، يلعب النيتروجين أدوارًا متعددة: بطانية خاملة، وغاز التطهير، والغاز الحامل، وأداة السلامة. يقوم الموجود في الموقع مولد النيتروجين بتحويل الهواء المضغوط إلى نيتروجين مصمم خصيصًا لكل استخدام. مع PSA والتصميمات المعيارية، يمكن أن يصل النقاء إلى 99.9999 بالمائة، ويمكن الحفاظ على نقطة الندى منخفضة للغاية، ويمكن زيادة التدفق من بضعة أمتار مكعبة في الساعة إلى عدة آلاف، مما يمكّن كلا من الخطوط التجريبية الصغيرة والمصانع كبيرة الحجم من الاعتماد على قدرتها الخاصة على توليد النيتروجين.
من خلال مقارنة التكلفة الإجمالية للملكية، تجد العديد من المصانع أن مولد النيتروجين يدفع تكاليفه في وقت قصير ثم يستمر في تحقيق التوفير. وفي الوقت نفسه، تكتسب المحطة مرونة ضد انقطاع الإمدادات ويمكنها تصميم فائض من الغاز حول معداتها الخاصة. يعمل التحكم PLC المتقدم في أنظمة مولدات النيتروجين الحديثة على تسهيل دمج النيتروجين في عمليات المراقبة والتحليلات الرائعة، مما يؤدي إلى إنشاء أداة مساعدة شفافة ويمكن التحكم فيها بدلاً من التكلفة الخفية.
إذا كنت تخطط لإنشاء منشأة جديدة لأشباه الموصلات أو ترقية مصنع حالي، فإن تضمين مولد النيتروجين في الموقع في مراحل التصميم المبكرة غالبًا ما يكون الخيار الأكثر كفاءة. عندما تتم مطابقة استهلاك النيتروجين واحتياجات النقاء وخطط النمو مع PSA الصحيح أو حل مولد النيتروجين المعياري أو المعبأ في حاوية ، يمكنك تحويل إمدادات النيتروجين من قيد إلى ميزة تنافسية لعمليات التصنيع الخاصة بك.
