วาล์วไดอะแฟรมสเวจล็อค สำหรับการสะสมชั้นอะตอม (ALD)

ก้าวข้ามขีดจำกัดของเทคโนโลยี ALD

อัตราการไหลสูง อุณหภูมิสูง ประสิทธิภาพสูง

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ยุคใหม่เริ่มต้นที่นี่
กระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่ล้ำสมัยในปัจจุบันต้องการวัสดุและการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ไม่เพียงแต่ทนต่อก๊าซกัดกร่อนและอุณหภูมิที่รุนแรงเท่านั้น แต่ยังให้การกำหนดปริมาณที่แม่นยำในหลายสิบล้านรอบอีกด้วย


ความเร็ว ความสามารถในการทำซ้ำ และความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญ
และไม่ใช่แค่ความต้องการในปัจจุบันเท่านั้นที่สำคัญ บริษัทที่มองการณ์ไกลยังต้องการผลิตภัณฑ์ที่ช่วยให้พวกเขาสามารถใช้สารเคมีและกระบวนการแรงดันไอต่ำที่จำเป็นเพื่อรักษาความได้เปรียบทางการแข่งขันในตลาดเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

มีโอกาสมากมายสำหรับประสิทธิภาพ ความสม่ำเสมอ และนวัตกรรมที่ได้รับการปรับปรุงภายในตลาดการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ นั่นคือเหตุผลที่ Swagelok ซึ่งเป็นผู้ริเริ่มเทคโนโลยีวาล์วการสะสมชั้นอะตอม (ALD) ได้พัฒนาวาล์วความบริสุทธิ์สูงพิเศษ (UHP) ALD20 เพื่อมอบความแม่นยำและประสิทธิภาพที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันกระบวนการ ALD รุ่นถัดไปแก่ผู้นำในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

เปิดใช้งานสิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไป
การออกแบบวาล์ว ALD20 ที่กำลังรอการจดสิทธิบัตรนั้นให้ความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพที่ลูกค้าคาดหวังจากวาล์ว ALD ที่มีความบริสุทธิ์สูงพิเศษของ Swagelok ขณะเดียวกันก็เปิดโอกาสให้ทำงานกับสารเคมีของก๊าซสารตั้งต้นที่เคยท้าทายมาก่อน ความสามารถในการไหลสูงและความเสถียรทางความร้อนที่ได้รับการสนับสนุนโดยวาล์ว ALD20 ทำให้สามารถรักษาอุณหภูมิสูงได้อย่างสม่ำเสมอและลดความดันลดลงให้น้อยที่สุด ซึ่งจำเป็นต่อการส่งมอบสารประกอบที่หลากหลายยิ่งขึ้นอย่างรวดเร็วในขนาดที่กะทัดรัด

ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่นำ ALD20 มาใช้จึงสามารถใช้สารตั้งต้นที่มีความดันไอต่ำได้มากขึ้น ทำให้การสะสมสม่ำเสมอซึ่งจำเป็นต่อการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงที่สุดในปัจจุบันและค้นพบข้อได้เปรียบในการแข่งขันสำหรับอนาคต

การไหลที่ดีขึ้น พื้นที่ที่ใช้น้อยที่สุด
วาล์ว ALD20 UHP ใหม่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อขยายขอบเขตของเทคโนโลยีวาล์ว ALD ทำให้มีอัตราการไหลเพิ่มขึ้นสองถึงสามเท่าของอัตราการไหลมาตรฐาน ALD ในปัจจุบัน อัตราการไหลที่สูงขึ้นนี้ส่งผลให้ความดันลดลงต่ำมากทั่วทั้งวาล์ว ทำให้ตัวเลือกเคมีสารตั้งต้นที่มีความดันไอต่ำใช้งานได้จริงมากขึ้น ในบางการใช้งาน วาล์ว ALD20 จะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถใช้ประโยชน์จากอัตราการไหลที่สูงขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการให้สูงสุด

• ขนาด 1.5 นิ้วที่กะทัดรัดของ ALD20 แบบติดตั้งบนพื้นผิวแบบแยกส่วนสามารถส่งอัตราการไหล 1.2 Cv โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ที่มีอยู่หรือเปลี่ยนแปลงกระบวนการเพิ่มเติม
• วาล์ว ALD20 แบบตัวมาตรฐานที่มีความกว้างของขนาดที่ใหญ่กว่าเล็กน้อย (1.75 นิ้ว) สามารถส่งอัตราการไหล 1.7 Cv ได้
• ค่าสัมประสิทธิ์การไหลแบบกำหนดเองก็มีจำหน่ายเช่นกัน

ความสม่ำเสมอที่ไม่มีการประนีประนอม
ALD20 ยังนำเสนอการปรับปรุงที่ง่ายต่อการใช้งานสำหรับกระบวนการ ALD อีกด้วย วาล์วและตัวกระตุ้นสามารถจุ่มลงในกล่องแก๊สได้เต็มที่ที่อุณหภูมิสูงถึง 392ºF (200ºC) ความเสถียรทางความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้ภายในสายกระบวนการช่วยให้มั่นใจได้ว่าแก๊สแรงดันไอต่ำจะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิที่เอื้อต่อการไหลที่เหมาะสม ช่วยให้การสะสมมีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอ

คุณสมบัติอื่นๆ ของ ALD20 ยังส่งเสริมการทำงานที่ยาวนานและสม่ำเสมออีกด้วย
• วัสดุตัวเครื่องสเตนเลสสตีล VIM-VAR 316L หรือ Alloy 22 ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้นเพื่อทนต่อสื่อที่กัดกร่อนมากขึ้น
• หีบเพลงขัดเงาสูงพร้อมการเคลือบ Ra 5 μin ช่วยให้การทำงานสะอาดตลอดอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษเพื่อความสมบูรณ์ของกระบวนการ
• ตัวกระตุ้นลมสามารถส่งการทำงานซ้ำได้ด้วยความเร็วสูง (<10 มิลลิวินาที) เพื่อการไหลที่แม่นยำและสม่ำเสมอเพื่อตอบสนองความต้องการในการกำหนดปริมาณ

คุณภาพที่เหนือชั้น ออกแบบมาให้พอดี
วาล์ว ALD20 เป็นตัวอย่างล่าสุดของความมุ่งมั่นของสเวจล็อค ในด้านคุณภาพ นวัตกรรม และการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง รวมถึงความมุ่งมั่นของบริษัทในการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ช่วยบรรเทาแรงกดดันทางธุรกิจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของลูกค้า ปัจจุบันวาล์ว ALD20 มีจำหน่ายในรูปแบบติดตั้งบนพื้นผิวแบบแยกส่วนที่มีสองหรือสามพอร์ต ในรูปแบบตรงที่มีการเชื่อมท่อแบบชนกันและการเชื่อมต่อปลายท่อปิดผนึกแบบตัวผู้หรือตัวเมียของ VCR® และในรูปแบบวาล์วหลายพอร์ตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการไหลภายในระบบที่มีอยู่หรือระบบใหม่ เซ็นเซอร์ตำแหน่งออปติกอุณหภูมิสูงมีจำหน่ายเป็นส่วนประกอบเพิ่มเติม

ทำความรู้จักกับวาล์ว UHP ALD20 ใหม่สำหรับการใช้งานการไหลสูง
เป็นเวลาหลายปีที่ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์มองว่าการปรับปรุงกระบวนการสะสมแบบอะตอมเลเยอร์ (ALD) เป็นสิ่งสำคัญต่อความสำเร็จของธุรกิจของตน วาล์วที่มีความบริสุทธิ์สูงพิเศษ (UHP) ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการเหล่านี้ เนื่องจากมีการออกแบบทางวิศวกรรมมาเป็นอย่างดีเพื่อส่งก๊าซในปริมาณที่แม่นยำระหว่างกระบวนการสะสมที่ใช้ในการสร้างชิปเซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่าวาล์วเหล่านี้จะมีส่วนประกอบที่ค่อนข้างเล็ก แต่ก็ส่งผลกระทบอย่างมากต่อความสำเร็จหรือความล้มเหลวของกระบวนการสร้างชิป

วาล์ว UHP ที่ใช้ในกระบวนการ ALD นั้นมีความก้าวหน้ามากเมื่อเทียบกับวาล์วที่พบได้ทั่วไปในงานอุตสาหกรรมทั่วไป แต่ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ยังคงมองหาประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเมื่อต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่างๆ เช่น เสถียรภาพทางความร้อนและความจุการไหลในระยะหลัง ความสามารถของวาล์ว ALD ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงหากอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ต้องการไปสู่ระดับใหม่ของนวัตกรรมและผลผลิต

การรับรู้ถึงช่องทางในการปรับปรุง

เสถียรภาพทางความร้อน
วาล์ว UHP จะต้องได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงระหว่างกระบวนการ ALD เพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซที่มีแรงดันไอต่ำแข็งตัวก่อนเวลาอันควร อย่างไรก็ตาม ตัวกระตุ้นบนวาล์วไดอะแฟรม UHP ที่มีอยู่มักไม่สามารถจุ่มลงในกล่องก๊าซได้อย่างสมบูรณ์ และจะต้องแยกความร้อนเพื่อรักษาการทำงานไว้ ซึ่งอาจทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของวาล์ว เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น ก๊าซที่ส่งผ่านอาจเย็นลงได้ ดังที่เห็นในรูปที่ 1 โดยมีสีต่างๆ กันที่แสดงถึงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

ปัญหานี้เกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้สารตั้งต้นที่ต้องมีเสถียรภาพอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อให้คงอยู่ในสถานะก๊าซก่อนการสะสม ส่งผลให้มีสารตกค้างที่ไม่ต้องการสะสม ส่งผลให้การกำหนดปริมาณที่ไม่สม่ำเสมอ เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของการทำซ้ำในตลาดเซมิคอนดักเตอร์ การกำจัดศักยภาพใดๆ ที่จะเกิดความแปรปรวนหรือไม่สม่ำเสมอจึงเป็นสิ่งที่หลายๆ คนยินดี


อัตราการไหล
ความท้าทายสำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และผู้ผลิตอุปกรณ์คือความสามารถในการไหลที่จำกัดของวาล์ว UHP ที่มีอยู่ซึ่งเหมาะสำหรับกระบวนการ ALD แม้ว่าวาล์วไดอะแฟรม UHP ที่มีอยู่จะมีอัตราการไหลที่ยอมรับได้โดยทั่วไปมาจนถึงปัจจุบัน แต่ค่าดังกล่าวอาจลดลงได้เมื่อวาล์วได้รับความร้อน การเพิ่มความสามารถในการไหลของวาล์วอาจช่วยเพิ่มอัตราที่ผู้ผลิตสามารถผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ได้ หรืออย่างน้อยก็ช่วยให้มีความยืดหยุ่นของกระบวนการมากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซสารตั้งต้นมีความเสถียร ซึ่งอาจช่วยเพิ่มรายได้ในกระบวนการได้

ความสามารถในการทดลอง
แม้ว่าในปัจจุบันการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จะต้องเผชิญกับความท้าทายมากมาย แต่ก็ยังมีความจำเป็นที่จะต้องทดลองกระบวนการและสื่อใหม่ๆ ที่จะช่วยเพิ่มความได้เปรียบในการแข่งขันในอนาคต

ผู้ผลิตมีศักยภาพที่จะปรับปรุงเทคโนโลยีไมโครชิปและกระบวนการ ALD ในปัจจุบันโดยใช้ก๊าซสารตั้งต้นที่มีปฏิกิริยาสูงชนิดใหม่ แต่เทคโนโลยีวาล์ว ALD ที่มีอยู่ในปัจจุบันยังไม่สามารถให้อัตราการไหลสูงอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจำเป็นต่อการหลีกเลี่ยงการลดลงของแรงดันทั่วทั้งวาล์ว ซึ่งอาจทำให้ก๊าซที่มีแรงดันไอต่ำเปลี่ยนสถานะได้ รูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่าอัตราการไหลส่งผลกระทบต่อการลดลงของแรงดันในวาล์วสามแบบได้อย่างไร

ผู้ผลิตสามารถลดอัตราการไหลในกระบวนการได้เพียงพอที่จะลดความดันลงได้ในระดับที่จำเป็นในการใช้ก๊าซสารตั้งต้นที่มีความดันไอต่ำเหล่านี้ แต่โดยทั่วไปแล้วการทำเช่นนี้จะไม่คุ้มทุนเนื่องจากต้องลดประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลง การปรับปรุงเทคโนโลยีวาล์ว UHP จะเป็นกุญแจสำคัญในการช่วยให้ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ค้นพบสิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไปโดยไม่ต้องเสียสละความยั่งยืนทางการเงิน

ความท้าทายสามประการ ทางออกเดียว
ข่าวดีก็คือวาล์ว ALD รุ่นต่อไปกำลังจะออกสู่ตลาด และการปรับปรุงการออกแบบเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีวาล์ว ALD ที่มีอยู่ในปัจจุบันนั้นถือเป็นความหวังอันยิ่งใหญ่สำหรับอนาคตของการผลิตไมโครชิป ต่อไปนี้คือสามเหตุผลที่ทำให้มีมุมมองเชิงบวก

1. วาล์วสามารถจุ่มลงในกล่องแก๊สได้ทั้งหมด
ในการใช้งานที่ความสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญ ความเสี่ยงของการสะสมหรือการสะสมตัวที่ไม่สม่ำเสมอจึงลดลงเมื่อเทียบกับกระบวนการ ALD ในปัจจุบัน การออกแบบวาล์ว ALD ใหม่ทำให้สามารถทำความร้อนวาล์วทั้งหมดได้สูงถึง 200°C (392°F) เนื่องจากไม่จำเป็นต้องแยกตัวกระตุ้นเพื่อรักษาความสมบูรณ์หรือความแม่นยำในการจ่าย ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์สามารถมั่นใจได้ว่าก๊าซที่ไหลผ่านวาล์ว ALD รุ่นถัดไปจะสัมผัสกับอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยลดความแปรปรวนของกระบวนการในระดับหนึ่ง รูปที่ 3 แสดงสถานะที่เหมาะสมของเสถียรภาพทางความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับรูปที่ 1 ที่มีอุณหภูมิที่หลากหลาย

2. อัตราการไหลสามารถสูงขึ้นได้มาก
ปัจจุบัน ผู้นำในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์สามารถบรรลุอัตราการไหลที่สูงขึ้นได้ตามที่ต้องการโดยไม่ต้องประนีประนอมในเรื่องความสะอาดหรืออายุการใช้งานของส่วนประกอบ ในขณะที่วาล์วที่มีอยู่เดิมอาจมีค่าสัมประสิทธิ์การไหล 0.6 Cv วาล์วใหม่สามารถให้อัตราการไหลเป็นสองเท่า (1.2 Cv) ในพื้นที่เดียวกัน (1.5 นิ้ว) ทำให้ผู้ผลิตเครื่องมือสามารถผลิตผลลัพธ์ได้มากขึ้นโดยไม่ต้องมีการปรับเปลี่ยนเครื่องมือหรือเปลี่ยนแปลงกระบวนการที่สำคัญอื่นๆ อย่างไรก็ตาม หากผู้ผลิตมีความยืดหยุ่นในการนำวาล์ว ALD ใหม่มาใช้ในพื้นที่ที่ใหญ่กว่าเล็กน้อย (1.75 นิ้ว) ก็จะสามารถเพิ่มอัตราการไหลได้เกือบสามเท่าของวาล์ว ALD ที่มีอยู่เดิม ทำให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การไหลสูงถึง 1.7 Cv

การปรับปรุงที่สำคัญเหล่านี้ในด้านความจุการไหลเป็นไปได้ด้วยวาล์ว ALD ใหม่ที่มีการออกแบบแบบลูกฟูกแทนที่จะเป็นการออกแบบไดอะแฟรมแบบดั้งเดิม วาล์วแบบลูกฟูกสามารถให้อัตราการไหลที่สูงขึ้นได้ และลูกฟูกภายในวาล์ว ALD ใหม่ได้รับการขัดเงาให้มีความเงาสูงเป็น 5 μin Ra เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ UHP ที่ผู้ผลิตคาดหวังจากวาล์วไดอะแฟรมที่ใช้อยู่ในตลาดในปัจจุบัน ในรูปที่ 4 คุณจะเห็นลูกฟูกที่อยู่ตรงกลางของวาล์ว การออกแบบใหม่ผสมผสานคุณสมบัติที่ดีที่สุดของเทคโนโลยีวาล์วทั้งสองเข้าไว้ในวาล์ว UHP หนึ่งตัวที่มีอายุการใช้งานยาวนานเป็นพิเศษ

3. คุณลักษณะประสิทธิภาพการทำงานที่ได้รับการปรับปรุงช่วยให้เกิดนวัตกรรมใหม่ได้
ผู้เล่นที่มีแนวคิดก้าวหน้าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จะมีข้อจำกัดน้อยลงจากมุมมองของนวัตกรรม เทคโนโลยีวาล์ว ALD ใหม่มอบประสิทธิภาพและความทนทานเพื่อให้ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์สามารถทำงานในพื้นที่ใหม่ของตารางธาตุได้ โดยทำการทดลองกับก๊าซสารตั้งต้นที่มีความดันไอต่ำเพื่อค้นหาวัสดุที่อาจทำงานได้ดีกว่าวัสดุที่ใช้ในกระบวนการ ALD ในปัจจุบัน นอกเหนือจากการรักษาอุณหภูมิที่สม่ำเสมอและให้อัตราการไหลที่สูงขึ้นแล้ว วาล์ว ALD ใหม่ยังนำเสนอวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อนสูง เช่น Alloy 22 ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากขึ้นสำหรับการประมวลผลโดยไม่ต้องกังวลเรื่องหลุมหรือการกัดกร่อนตามรอยแยกที่เป็นปัญหา

ดาวน์โหลดโบรชัวร์วาล์วไดอะแฟรมสเวจล็อค