در قلب مرکز نوآوری اروپا، هلند به عنوان یک رهبر جهانی در فناوری نیمههادیها، توسط شرکتهایی مانند ASML که پیشگام سیستمهای لیتوگرافی فرابنفش شدید هستند، اداره میشود. این صنعت دقیق، که بر الگوسازی ویفر و کاربرد فتورزیست متمرکز است، گازهای زائد خاصی تولید میکند که برای حفظ یکپارچگی اتاق تمیز و مسئولیت زیستمحیطی نیاز به کاهش قابل اعتماد دارند. اکسیدکنندههای حرارتی احیاکننده (RTO) به عنوان ابزارهای ضروری در اینجا ظاهر میشوند و ترکیبات آلی فرار را از حلالهایی مانند پروپیلن گلیکول مونومتیل اتر استات مورد استفاده در پوششهای فتورزیست، مدیریت میکنند. این سیستمها نه تنها آلایندهها را به طور مؤثر از بین میبرند، بلکه گرما را نیز بازیابی میکنند تا هزینههای عملیاتی را در مناطق حساس به انرژی مانند برابانت شمالی، جایی که تأسیسات ASML در حال رشد است، به حداقل برسانند.
فرآیند لیتوگرافی شامل پوششدهی ویفرها با مواد حساس به نور، قرار دادن آنها در معرض نور الگودار و ایجاد تصویر است. در طول این مراحل، بخارات حاصل از حلالهای آلی تبخیر میشوند و جریانهای خروجی با غلظت کم اما حجم بالا ایجاد میکنند. در کارخانههای هلندی، جایی که پایداری با فرهنگ سازمانی در هم تنیده شده است، RTOها به طور یکپارچه ادغام میشوند و از تعهد کشور به کاهش انتشار گازهای صنعتی تحت چارچوبهایی مانند معامله سبز اروپا حمایت میکنند. در نزدیکی منطقه فلاندر بلژیک، تأسیسات مشابهی به مراکز تحقیقاتی IMEC کمک میکنند، در حالی که زاکسن آلمان میزبان کارخانههایی است که از تخصص مشترک فرامرزی در فناوری کاهش انتشار گازهای گلخانهای بهرهمند میشوند.
ویژگیهای فتولیتوگرافی در مناطق مختلف
فراتر از اروپا، کشورهای پیشرو در صنعت نیمههادی مانند تایوان، با خطوط تولید عظیم TSMC، برای مدیریت گازهای خروجی لیتوگرافی به RTOها متکی هستند و از قوانین سختگیرانه کیفیت هوا که VOCها را به کمتر از 20 میلیگرم بر متر مکعب محدود میکند، پیروی میکنند. تأسیسات سامسونگ کره جنوبی در هواسئونگ، طرحهای RTO پیشرفتهای را برای مدیریت گازهای مشابه به کار گرفتهاند و بر نرخ بازیابی گرما بالاتر از 95% تأکید دارند تا تقاضای بالای انرژی را جبران کنند. در ایالات متحده، کارخانههای اینتل در اورگان از RTOهای متناسب با لیتوگرافی استفاده میکنند که با استانداردهای ملی انتشار EPA برای آلایندههای خطرناک هوا مطابقت دارند، که راندمان تخریب 98% را برای HAPهای آلی الزامی میکند.
عملیات شرکتهای Tokyo Electron و Canon ژاپن در استان کوماموتو، کاربردهای RTO در لیتوگرافی را برجسته میکند، جایی که سیستمها باید در برابر شرایط مرطوب رایج در مراکز تولیدی آسیا مقاومت کنند. شرکت SMIC چین در شانگهای، RTOها را برای تصفیه گازهای پردازش ویفر مستقر میکند و از استانداردهای GB 37822-2019 که میزان انتشار NMHC را در 40 میلیگرم بر متر مکعب محدود میکند، پیروی میکند. اسرائیل، که محل تولید Tower Semiconductor است، RTOها را در کارخانههای Migdal HaEmek ادغام میکند و بر طرحهای کمهزینه و مناسب برای آب و هوای خشک تمرکز دارد.
کارخانههای گلوبالفاندریز سنگاپور بر واحدهای RTO فشرده برای کارخانههای شهری با فضای محدود تأکید دارند، در حالی که سیلترا مالزی در کولیم از آنها برای ضایعات لیتوگرافی استفاده میکند که تحت حمایت مشوقهای طرح تأمین مالی فناوری سبز این کشور است. پردیس اینتل لیکسلیپ ایرلند از فناوری RTO مطابق با دستورالعملهای IED اتحادیه اروپا بهره میبرد که با تأسیسات همسایه بریتانیا مانند کارخانههای سیلیکون گلن اسکاتلند مشترک است.
صحنه نوظهور نیمههادیهای فنلاند در اولو، با الهام از سیاستهای زیستمحیطی کشورهای شمال اروپا، ادغام RTOها را برای لیتوگرافی بررسی میکند. شرکت ams-OSRAM اتریش در پرمستاتن از RTOها برای تولید ویفر حسگر استفاده میکند، در حالی که مراکز نوظهور اسپانیا در کاتالونیا به دنبال مدلهای هلندی برای کاهش لیتوگرافی پایدار هستند. بخش الکترونیک رو به رشد لهستان در ورشو، تحت تأثیر بودجههای انسجام اتحادیه اروپا برای فناوری سبز، RTOها را به کار میگیرد.
شرکت ON Semiconductor جمهوری چک در Rožnov pod Radhoštěm از RTOها برای تولید ویفر استفاده میکند و Nanium پرتغال در Vila do Conde بر بستهبندی تمرکز دارد اما نیازهای تصفیه گاز لیتوگرافی را به اشتراک میگذارد. STMicroelectronics سوئیس در ژنو به کنترلهای دقیق RTO متکی است، در حالی که Ericsson سوئد در Kista آنها را برای تولید تراشههای مخابراتی بررسی میکند.
فعالیت پراکنده نیمههادی دانمارک در کپنهاگ از نزدیکی به تخصص آلمان و هلند سود میبرد، و RTOها به هرگونه گسترش لیتوگرافی کمک میکنند. REC Silicon نروژ در کریستینساند، پیشسازهای پلیسیلیکون را مدیریت میکند و از RTOها برای گازهای مرتبط استفاده میکند. تحقیق و توسعه در مقیاس کوچک لوکزامبورگ در اش-سور-آلزت، از هماهنگیهای نظارتی بلژیک و فرانسه برای استقرار RTO بهره میبرد.
شرکت STMicroelectronics فرانسه در Crolles، RTOها را برای لیتوگرافی، مطابق با احکام ملی در مورد انتشار VOC کمتر از ۱۱۰ میلیگرم بر متر مکعب، ادغام میکند. شرکت Compound Semiconductor Applications Catapult انگلستان در کاردیف، تحت مجوزهای آژانس محیط زیست، از RTOها برای فرآیندهای پیشرفته ویفر استفاده میکند.
پارامترهای فنی RTO
در این زمینه، سیستمهای RTO ما برای نیازهای منحصر به فرد لیتوگرافی جلویی طراحی شدهاند، جایی که گازهای خروجی از مراحل پوشش چرخشی فتورزیست و توسعه حاوی مقادیر کمی از حلالها هستند که باید بدون به خطر انداختن کیفیت هوای تولید شده، اکسید شوند. یک سیستم معمولی 10،000 تا 50،000 متر مکعب در ساعت هوا را پردازش میکند و به تخریب بیش از 99% از VOCهایی مانند اتیل لاکتات یا سیکلوپنتانون دست مییابد.
پارامترهای فنی کلیدی برای RTO در سناریوهای لیتوگرافی ویفر عبارتند از:
| پارامتر | مقدار/محدوده |
|---|---|
| راندمان حرارتی (TER) | 95-98% |
| راندمان حذف VOC (DRE) | >99% |
| دمای عملیاتی | ۷۶۰-۸۵۰ درجه سانتیگراد |
| زمان اقامت | ۰.۵-۱.۰ ثانیه |
| ظرفیت جریان هوا | ۵۰۰۰-۱۰۰۰۰۰ متر مکعب در ساعت |
| افت فشار | ۱۰۰-۳۰۰ پاسکال |
| رسانه بازیابی گرما | لانه زنبوری سرامیکی ساختار یافته |
| چرخه تعویض شیر | ۶۰-۱۲۰ ثانیه |
| میزان نشت | <0.5% |
| مصرف سوخت کمکی | گاز طبیعی ۰-۵۰ نیوتن متر مکعب بر ساعت (خودپایدار بالای ۲ گرم بر متر مکعب VOC) |
| مصرف برق | ۵۰-۲۰۰ کیلووات بسته به اندازه |
| مصالح ساختمانی | فولاد ضد زنگ 304/316 با پوشش مقاوم در برابر خوردگی |
| انتشار NOx | کمتر از 50 میلیگرم بر نیوتنمتر مکعب با مشعل کم NOx |
| انتشار CO2 | کمتر از 100 میلیگرم بر نیوتنمتر مکعب |
| کنترل ذرات معلق | پیشفیلتر یکپارچه برای ذرات زیر میکرون |
| تحمل رطوبت | تا 80% RH با گزینه رطوبت زدایی |
| نسبت ترنداون | 5:1 |
| ردپا | ۱۰-۵۰ متر مربع بر اساس ظرفیت |
| وزن | ۵-۲۰ تن |
| زمان نصب | ۴-۶ هفته |
| فاصله زمانی نگهداری | بازرسی سالانه، تعویض مدیا هر ۵-۷ سال |
| قفلهای ایمنی | نظارت بر LEL، شعلهشکنها، بایپس اضطراری |
| سیستم کنترل | PLC با قابلیت یکپارچهسازی با SCADA |
| سطح نویز | <85 دسیبل (A) |
| گزینههای بازیابی انرژی | تولید هوای گرم یا بخار |
| گواهینامههای انطباق | CE، ATEX، UL |
| محدوده هزینه | ۵۰۰،۰۰۰ تا ۲،۰۰۰،۰۰۰ یورو بسته به مقیاس |
| چرخه حیات | ۱۵-۲۰ سال |
این پارامترها تضمین میکنند که RTOها به طور یکپارچه در گردشهای کاری لیتوگرافی، که در آن زمان از کارافتادگی پرهزینه است، جای میگیرند. به عنوان مثال، در یک کارخانه هلندی که ویفرهای ۳۰۰ میلیمتری را پردازش میکند، RTO سطح VOC زیر ppm را در اگزوز حفظ میکند و از آلودگی در محیطهای فوقالعاده تمیز جلوگیری میکند.
سناریوی لیتوگرافی جلویی شامل غلظتهای بسیار پایین VOC (معمولاً 0.1-1 گرم در متر مکعب) از اگزوز اتاق تمیز است که نیاز به اکسیداسیون با راندمان بالا بدون تولید آلایندههای ثانویه مانند NOx دارد. رطوبت بالای حاصل از مراحل شستشو، رطوبتزدایی قوی را برای جلوگیری از تراکم در بسترهای RTO ضروری میکند. کنترل دقیق برای جلوگیری از نوسانات فشار که میتواند تراز ویفر را مختل کند، حیاتی است.
کاربردها و روندهای جهانی RTO
یکی از مهندسان از تجربه شخصی خود در کار بر روی تأسیسات کارخانهای، پروژهای در آیندهوون را به یاد میآورد که در آن ادغام یک RTO، انتشار سالانه VOC را به میزان ۹۵۱TP۳T کاهش داد و به کارخانه اجازه داد بدون مجوزهای جدید گسترش یابد. در مورد دیگری در لوون، بلژیک، سیستم گرمای کافی را برای جبران ۳۰۱TP۳T هزینههای گرمایش بازیابی کرد که مزایای عملی آن را در آب و هوای سرد نشان میدهد.
موارد زیادی وجود دارد: در پارک علمی هسینچو تایوان، RTOها گازهای لیتوگرافی را برای گرههای ۵ نانومتری مدیریت میکنند و میزان انتشار گازهای گلخانهای را به زیر ۱۰ میلیگرم بر متر مکعب کاهش میدهند. یک کارخانه کرهای در پیونگتائک از آنها برای لیتوگرافی EUV با مشعلهای سفارشی کم NOx استفاده میکند. سایتهای آمریکایی در آریزونا از RTOها برای لیتوگرافی غوطهوری ArF مطابق با مناطق هوایی محلی استفاده میکنند.
تأسیسات ژاپنی در هیروشیما RTOها را با اسکرابرهای گازهای اسیدی حاصل از توسعه ادغام میکنند. کارخانههای چینی در پکن از آنها برای لیتوگرافی DUV استفاده میکنند و استانداردهای ملی را رعایت میکنند. کارخانههای اسرائیلی در کیریات گات RTOها را برای ویفرهای تخصصی به کار میبرند.
اتاقهای تمیز سنگاپور در جورونگ دارای RTOهای جمعوجور هستند. سایتهای مالزی در بایان لپاس، گازهای خروجی لیتوگرافی را به طور کارآمدی دفع میکنند. کارخانههای ایرلندی در دوبلین از RTOهای بازیافت انرژی استفاده میکنند.
مراکز تحقیق و توسعه فنلاند در اسپو، RTOها را برای لیتوگرافی نسل بعدی بررسی میکنند. کارخانههای اتریشی در فیلاخ، آنها را برای نیمههادیهای قدرت به کار میگیرند. تأسیسات اسپانیایی در بارسلونا بر کاهش هزینه-اثربخش تمرکز دارند.
مراکز نوظهور لهستانی در وروتسواف، RTOها را به کار میگیرند. سایتهای چک در برنو از آنها برای حسگرها استفاده میکنند. کارخانههای پرتغالی در پورتو برای الکترونیک ادغام میشوند.
کارخانههای سوئیسی در نوشاتل بر کنترلهای دقیق RTO تأکید دارند. سایتهای سوئدی در استکهلم برای تراشههای مخابراتی درخواست میدهند. تأسیسات نروژی در اسلو برای کاربید سیلیکون استفاده میکنند.
تحقیق و توسعه دانمارک در آلبورگ از تخصص هلندی بهره میبرد. این موارد، تطبیقپذیری RTO را در چشماندازهای لیتوگرافی جهانی نشان میدهند.
اجزای ضروری شامل شیرهای پاپت برای سوئیچینگ گاز است که با آببندی مناسب بیش از 10 سال دوام میآورند. بسترهای سرامیکی، ساخته شده از کوردیریت یا مولایت، ظرفیت حرارتی بالا و افت فشار کم را فراهم میکنند و هر 5 سال یکبار تعویض میشوند. مشعلها، که اغلب از نوع کم NOx هستند، احتراق پایدار را تضمین میکنند.
قطعاتی که به راحتی ساییده میشوند مانند واشرها و حسگرها نیاز به بررسیهای فصلی دارند. موتورهای محرک برای شیرها مقاوم و دارای افزونگی هستند. مبدلهای حرارتی انرژی را بازیابی میکنند و از فولاد ضد زنگ برای مقاومت در برابر خوردگی ساخته شدهاند.
آینده RTOها و نوآوریها در لیتوگرافی
هنگام مقایسه برندها، سیستمهایی مانند سیستمهای Dürr طرحهای قدرتمندی برای لیتوگرافی ارائه میدهند که اغلب دارای اسکرابرهای یکپارچه هستند. Anguil پیکربندیهای انعطافپذیری را برای بارهای گازی مختلف ارائه میدهد. (توجه: تمام نامهای سازنده و شماره قطعات فقط برای اهداف مرجع هستند. EVER-POWER یک تولیدکننده مستقل است.) پیشنهادات ما از نظر کارایی با این موارد مطابقت دارند، اما با سازگاریهای متناسب با مقررات هلند، مانند کنترلهای پیشرفته NOx برای رسیدن به محدودیتهای <50 میلیگرم در متر مکعب.
با افزودن افکار نوآورانه، ادغام هوش مصنوعی برای نگهداری پیشبینیکننده میتواند رسوب بستر از بقایای لیتوگرافی را پیشبینی کند و عمر را تا 20% افزایش دهد. تنظیمات ترکیبی RTO-RCO میتواند دما را برای صرفهجویی در انرژی در زمستانهای معتدل هلند کاهش دهد. بلاکچین برای ردیابی انتشار، گزارش شفاف انطباق را تضمین میکند و برای سرمایهگذاران پایدار در صحنه فناوری آمستردام جذاب است.
با بررسی بیشتر، در لیتوگرافی، RTOها میتوانند با اسکرابرهای پلاسما برای هالوژنهای کمیاب از مراحل حکاکی جفت شوند، اگرچه تمرکز اصلی بیشتر بر مواد آلی است. عایقبندی سفارشی، اتلاف گرما را در تأسیسات ساحلی هلند که مستعد باد هستند، کاهش میدهد. طرحهای ماژولار امکان مقیاسپذیری را برای کارخانههای در حال رشد مانند طرحهای توسعه ASML فراهم میکنند.
از نقطه نظر عملیاتی، برنامههای آموزشی برای مهندسان هلندی بر جابجایی ایمن حلالهای قابل اشتعال تأکید دارند که برگرفته از پروتکلهای ایمنی نفت دریای شمال است. تجزیه و تحلیل هزینه-فایده نشان میدهد که RTOها در عرض ۳ تا ۵ سال از طریق صرفهجویی در انرژی و جلوگیری از جریمهها، بازگشت سرمایه میکنند.
برای تهویه سفارشی، از تیم روتردام ما کمک بگیرید آر تی او برنامهریزی کنید و عملیات خود را با قابلیت اطمینان اثباتشده محافظت کنید.
