(تصنيع أشباه الموصلات)

تصنيع أشباه الموصلات يعتمد على خلطات وتدفقات غازية دقيقة للغاية. أي تغيير طفيف في تركيب الغاز قد يُتلف الشريحة أو يُقلل من إنتاجيتها. محلل غاز الأشعة تحت الحمراء هو مستشعر عالي التقنية يقيس تركيزات الغازات الرئيسية بشكل فوري. في مصانع التصنيع، تقوم هذه المحللات بـ"شم" غازات مثل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والميثان وغيرها باستمرار. من خلال الكشف عن المزيج الدقيق للغازات، تُقدم لمهندسي العمليات ملاحظات فورية. تساعد هذه الملاحظات على ضبط ضوابط التدفق فورًا والحفاظ على سير العمليات وفقًا للمواصفات. في هذه المقالة، نستكشف ماهية محللات الغاز بالأشعة تحت الحمراء، وكيفية عملها، وأهميتها للتحكم الدقيق في الغازات في تصنيع الرقائق.

لماذا Iليالي Iالأشعة تحت الحمراء Gas Aمحلل Cرسمي ل Sأشباه الموصلات Gas Cالتحكم؟

(بيئات رائعة

عمليات أشباه الموصلات تتطلب هذه العملية غازات فائقة النقاء وبيئات تفاعل مستقرة. حتى أصغر شوائب الغاز أو تغيرات التدفق قد تُسبب عيوبًا. يُتيح جهاز تحليل الأشعة تحت الحمراء للمهندسين إمكانية الاطلاع الفوري على تركيب الغاز. تُعد هذه المراقبة المستمرة بالغة الأهمية لعدة أسباب:

• اكتشاف نقطة النهاية: أثناء عملية النقش، يراقب المحلل نواتج الغاز الثانوية (مثل SiF₄) لتحديد وقت اكتمال النقش. ويؤدي التوقف عند نقطة النهاية الدقيقة إلى تجنب النقش الزائد أو الناقص، مما يُحسّن الإنتاجية.
• التحقق من الخليط: تُنظّم وحدات التحكم في تدفق الكتلة تدفق الغاز بنقطة ضبط، لكنها لا تكتشف وجود أي تسرب أو خطأ في المعايرة. يُجري مُحلل الأشعة تحت الحمراء فحصًا دقيقًا للخليط الفعلي. في حال وجود انحراف في تدفق الغاز أو تسرب في الأسطوانة، يُكتشف ذلك من قِبل المُحلل.
• السلامة: يجب مراقبة الغازات الخطرة (مثل H₂ أو المواد المنشِّطة السامة) بعناية. يستطيع مُحلِّل الأشعة تحت الحمراء اكتشاف التسريبات أو التركيزات الخاطئة مبكرًا، مُكمِّلاً بذلك أجهزة استشعار السلامة.
• نقاء عالي للغاية: تستخدم المصانع الحديثة غازات تتطلب نقاءً يصل إلى ppb (جزء في المليار). تستطيع أجهزة تحليل الأشعة تحت الحمراء/تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء المتقدمة اكتشاف الشوائب بمستويات تصل إلى ppb أو حتى ppt. تضمن هذه الحساسية بقاء الملوثات ضمن الحدود الآمنة.

تعمل هذه المحللات كعيون لنظام التحكم. من خلال تغذية التركيزات الدقيقة إلى حلقات التحكم، تُمكّن هذه المحللات من تنظيم "الحلقة المغلقة". يمكن للمهندسين ضبط التدفقات أو الضغوط أو الوصفات بمعرفة خليط الغاز الفعلي. تُعد حلقة التغذية الراجعة المحكمة هذه ضرورية لضمان جودة ثابتة للجهاز وإنتاجية عالية. علاوة على ذلك، تتطلب المعايير التنظيمية ومعايير السلامة مراقبة الانبعاثات؛ وتساعد محللات الأشعة تحت الحمراء في ذلك أيضًا. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تُدمج مصانع الغاز عدة محللات في خزانات الغاز، ومنافذ الأدوات، ونقاط العادم للحفاظ على الدقة والامتثال.

كيفية Cو Iالأشعة تحت الحمراء Gas Aمحلل Mإيسير GASES in Sأشباه الموصلات Process?

(مجسات غاز أشباه الموصلات)

In مصانع أشباه الموصلاتلا تمتص جميع الغازات الأشعة تحت الحمراء. لذا، يجمع محلل الغازات بالأشعة تحت الحمراء بين عدة طرق استشعار. يتيح هذا التصميم الهجين تتبع غازات العمليات الرئيسية بدقة. كما يدعم تحكمًا دقيقًا في غازات أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، والهيدروجين في الوقت الفعلي.

أولاً، يستخدم المحلل استشعار الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR) لغازات أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والميثان. تمتص هذه الغازات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة عند أطوال موجية محددة:

• يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون بقوة عند حوالي 4.3 ميكرومتر.
• يظهر CH₄ امتصاصًا يقارب 3.3 ميكرومتر.
• يمتص CO الضوء بمقدار يقارب 4.6 ميكرومتر.
  تستهدف المرشحات أو الكواشف البصرية نطاقات "بصمات الأصابع" هذه، وتقيس الامتصاص لحساب التركيز.

ثانيًا، لا يمكن قياس الهيدروجين (H₂) بالأشعة تحت الحمراء. فهو يفتقر إلى ثنائي قطب دائم، ولا يمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء. لذلك، تستخدم أجهزة التحليل كاشف التوصيل الحراري (TCD) لقياس H₂. يرصد كاشف التوصيل الحراري تغيرات التوصيل الحراري في تيار الغاز. ولأن H₂ يوصل الحرارة بشكل مختلف، يستنتج جهاز التحليل تركيزه. يوفر هذا الحل الذكي قراءات دقيقة لـ H₂.

ثالثًا، بدلًا من الاقتصار على تحليل هذه الغازات فقط، يُظهر جهاز ESEGAS IR-GAS-600 تميز أجهزة تحليل الغازات المتعددة. فهو يجمع بين:

• NDIR لـ CO وCO₂ وCH₄ (والهيدروكربونات الاختيارية CₙHₘ)،
• TCD لـ H₂،
• مستشعر كهروكيميائي أو بارامغناطيسي اختياري لـO₂،
• N₂ يتم حسابه بالرصيد.
  تغطي هذه الوحدة المتكاملة تقريبًا كل غاز العملية الرئيسي بشكل متسق.

علاوة على ذلك، يُبلغ المُحلِّل عن غازات متعددة في آنٍ واحد. تُناسب هذه القدرة متعددة القنوات عمليات أشباه الموصلات، التي غالبًا ما تستخدم تغذية غازات مختلطة. على سبيل المثال:

• قد تتدفق خطوة CVD مع H₂ كناقل وCH₄ كمتفاعل.
• يقوم المحلل بتسليم هذين التركيزين بشكل متزامن.
• في حالة انخفاض CH₄ أو انجراف H₂، يستجيب نظام التحكم على الفور.

وبالتالي، من خلال مزج NDIR مع TCD (واستشعار O₂ عند الحاجة)، يضمن المحلل بقاء الغازات الحرجة - CO وCO₂ وCH₄ وH₂ - ضمن المواصفات الدقيقة. كما يوفر للمهندسين بيانات آنية قابلة للتنفيذ للحفاظ على استقرار العملية والإنتاجية والسلامة.

كيفية Do Iالأشعة تحت الحمراء Gas Aمحلل Iالاندماج في Sأشباه الموصلات Mصنع Pالعمليات؟

(عملية تصنيع أشباه الموصلات)

في بيئة مصنعة، أجهزة تحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء يتم دمجها في نقاط رئيسية لفرض الرقابة الدقيقة:

• خزائن وخطوط الغاز: تنظم صمامات البوابة الحساسة ووحدات التحكم بالتدفق (MFCs) تدفق الغاز إلى الأدوات. يمكن وضع جهاز تحليل بالأشعة تحت الحمراء في منفذ أخذ العينات بمشعب الغاز للتحقق من مطابقة خليط الغاز المُدخل للقيمة المحددة. في حال وجود أي تسرب أو شوائب في الخزانة، يكتشفها جهاز التحليل عند مستويات جزء في المليون. بعد ذلك، تُغلق أنظمة السلامة الصمامات المتأثرة.
• غرف العمليات: أثناء عملية الحفر أو الترسيب، يُمكن لمحلل الأشعة تحت الحمراء أو الليزري مراقبة غاز العادم أو غاز التطهير. وكما ذُكر، يتتبع محلل Horiba LG-100 فلوريد السيليكون (SiF₄) آنيًا لتحديد نقطة نهاية الحفر. وبالمثل، يُمكن لمحلل الغازات مراقبة استنفاد المواد المتفاعلة في حجرة الترسيب الكيميائي البخاري، مما يُشير إلى إيقاف العملية. هذه التغذية الراجعة تجعل العمليات قابلة للتكيف والتكرار.
• مراقبة غاز المرافق: غالبًا ما تتضمن أنظمة غازات المرافق (مثل إمدادات H₂ أو NH₃ السائبة) أجهزة تحليل عالية النقاء. على سبيل المثال، يُستخدم جهاز Thermo MAX-iR FTIR لاعتماد الغازات فائقة النقاء، حتى مع وجود شوائب تصل إلى جزء في المليار. في مصانع التصنيع، حتى التلوث الذي يصل إلى أجزاء في التريليون قد يُؤدي إلى تدهور جودة الترانزستور. يضمن التحليل الفوري بالأشعة تحت الحمراء لغازات المرافق مواصفات النقاء.
• التحكم البيئي والانبعاثات: يجب أيضًا مراقبة الغرف النظيفة وأجهزة تنقية الغازات. يمكن لأجهزة تحليل الأشعة تحت الحمراء أن تُسهم في إدارة المباني. على سبيل المثال، يمكن لجهاز الكشف مراقبة مستويات H₂O أو NH₃ أو HCl في العادم باستمرار. في حال ارتفاع مستوياتها، تُعدّل أنظمة المعالجة أو الإزالة تلقائيًا.

بشكل عام، تعمل أجهزة تحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء جنبًا إلى جنب مع وحدات تحكم تدفق الكتلة ووحدات تحكم العمليات. تحدد وحدات التحكم بالتدفقات التدفقية التدفقات المستهدفة، ويؤكد المحلل التركيزات الفعلية في المراحل اللاحقة. عند دمجها في برنامج التحكم (SCADA/DCS)، تُطلق قراءات المحلل إنذارات أو تعديلات آلية. توفر أجهزة التحليل تغذية راجعة سريعة - غالبًا ما تكون في أقل من ثانية - مما يضمن دقة حلقات التحكم. عمليًا، تُركّب مصانع الإنتاج عدة أجهزة تحليل في شبكة، يرسل كل منها البيانات إلى وحدة التحكم المركزية. يضمن هذا النهج الشبكي التحكم الدقيق في الغاز في جميع أنحاء المصنع.

خاتمة

استخدم iأجهزة تحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء تُشبه أجهزة تحليل الغازات الدقيقة في نظام توصيل الغاز. فهي تُجري عيناتٍ من الغازات الحرجة وتُحدد كميتها باستمرار، مما يُمكّن المهندسين من ضبط التدفقات والوصفات بدقةٍ فائقة. ومن خلال الجمع بين الحساسية العالية (على مستوى جزء في المليار) واكتشاف الغازات المتعددة، فإنها تحمي جودة المنتج وسلامته. أما في صناعة أشباه الموصلات، حيث يكون هامش الخطأ ضئيلاً للغاية، فإن أجهزة تحليل الغازات تحت الحمراء تُعدّ أدواتٍ أساسيةً للدقة.

إذا كنت تريد معرفة المزيد، يرجى الاتصال بنا!