সেমিকন্ডাক্টর নাইট্রোজেনের জন্য কার্বন আণবিক চালনি: কীভাবে ফ্যাব তাদের নিজস্ব অতি-বিশুদ্ধ N2 তৈরি করে

কেন সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাবস শুধু শেলফ থেকে নাইট্রোজেন কিনতে পারে না

নাইট্রোজেন একটি সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব-এর মধ্যে সবচেয়ে বেশি গ্রাস করা গ্যাসগুলির মধ্যে একটি, যা চেম্বার পরিষ্কার করতে, প্রতিক্রিয়াশীল প্রক্রিয়ার ধাপগুলিকে কম্বল করা, ওয়েফারগুলি শুকানোর জন্য এবং স্টোরেজ এবং পরিবহনের সময় অক্সিডেশন প্রতিরোধে ব্যবহৃত হয়। সমস্যা হল যে ফ্যাবগুলির জন্য প্রচুর পরিমাণে এটির প্রয়োজন হয়, ক্রমাগত, এবং যে কোনও দূষণ - এমনকি অক্সিজেন বা আর্দ্রতার সন্ধানও - হাজার হাজার ডলার মূল্যের ওয়েফার ব্যাচকে নষ্ট করতে পারে। তরল নাইট্রোজেনে ট্রাকিং ছোট ক্রিয়াকলাপের জন্য কাজ করে, কিন্তু ফ্যাবস স্কেল বাড়ার সাথে সাথে বাইরের ডেলিভারির উপর নির্ভর করার লজিস্টিক, খরচ এবং সাপ্লাই-চেইন ঝুঁকি একটি বাস্তব দায় হয়ে ওঠে। ঠিক এই ফাঁক যে সেমিকন্ডাক্টর নাইট্রোজেনের জন্য কার্বন আণবিক চালনী প্রজন্মটি পূরণ করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল: এটি একটি ফ্যাবকে চাহিদা অনুযায়ী তার নিজস্ব নাইট্রোজেন উত্পাদন করতে দেয়, যেখানে এটির প্রয়োজন হয়, সংকুচিত বায়ু এবং একটি স্মার্ট বিচ্ছেদ প্রক্রিয়ার চেয়ে বেশি বহিরাগত কিছুই ব্যবহার করে না।

অন-সাইট জেনারেশন ট্যাঙ্কারের সময়সূচী, আবহাওয়া বিলম্ব এবং আঞ্চলিক গ্যাসের ঘাটতির উপর নির্ভরতাও দূর করে। একটি ফ্যাব যা একটি কার্বন আণবিক চালনী সিস্টেমের মাধ্যমে নিজস্ব নাইট্রোজেন তৈরি করে তার নিজস্ব সরবরাহ নিয়ন্ত্রণ করে, যা একটি বড় ব্যাপার যখন একটি অপরিকল্পিত নাইট্রোজেন বিভ্রাট একটি সম্পূর্ণ উৎপাদন লাইন বন্ধ করে দিতে পারে।

কার্বন আণবিক চালনি আসলে কি?

কার্বন আণবিক চালনি, সাধারণত সিএমএস-এ সংক্ষিপ্ত করা হয়, এটি সক্রিয় কার্বনের একটি বিশেষ প্রকৌশলী রূপ। যা এটিকে সাধারণ সক্রিয় কার্বন থেকে আলাদা করে তোলে তা হল এর ছিদ্রগুলির আকার এবং অভিন্নতা। এই ছিদ্রগুলিকে একটি স্কেলে এত সুনির্দিষ্টভাবে কাটা হয় যে তারা একটি অক্সিজেন অণু এবং একটি নাইট্রোজেন অণুর মধ্যে পার্থক্য বলতে পারে - দুটি গ্যাস যা প্রায় একই আকারের কিন্তু পুরোপুরি নয়।

বিচ্ছেদের পিছনে কৌশল

অক্সিজেন অণুগুলি নাইট্রোজেন অণুর চেয়ে সামান্য ছোট এবং কার্বনের মাইক্রোপোরে দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে। যখন সংকুচিত বায়ু সিএমএস-এর একটি বিছানার মধ্য দিয়ে ঠেলে দেওয়া হয়, তখন অক্সিজেন দ্রুত ছিদ্রের কাঠামোতে শোষিত হয় যখন নাইট্রোজেন অণুগুলি বেশিরভাগের মধ্য দিয়ে যায় এবং নীচের দিকে সংগ্রহ করে। এটি ঐতিহ্যগত অর্থে একটি ফিল্টার নয় - শুধুমাত্র আকার দ্বারা শারীরিকভাবে স্ক্রীন করা হয় না। এটি প্রসারণ গতির একটি পার্থক্য, এবং এই পার্থক্যটি হল একটি ভাল-পরিকল্পিত সিএমএস সিস্টেম সাধারণ বায়ু থেকে নাইট্রোজেনকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য ব্যবহার করে।

একটি সিএমএস নাইট্রোজেন জেনারেটরের ভিতরে: পিএসএ প্রক্রিয়া ধাপে ধাপে

বেশিরভাগ কার্বন আণবিক চালনী নাইট্রোজেন জেনারেটর প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন বা পিএসএ নামক একটি পদ্ধতিতে চলে। নামটি ঠিক কী ঘটে তা বর্ণনা করে: দুই বা ততোধিক কার্বন বেড জুড়ে চাপ উপরে এবং নিচের দিকে চালিত হয় যাতে একটি বেড নাইট্রোজেনকে আলাদা করে এবং অন্যটি পরিষ্কার করে পুনরায় সেট করা হয়।

• সংকুচিত, শুকনো এবং ফিল্টার করা বায়ু উচ্চ চাপে প্রথম সিএমএস বিছানায় প্রবেশ করে।
• অক্সিজেন, ট্রেস কার্বন ডাই অক্সাইড এবং আর্দ্রতার সাথে, অগ্রাধিকারমূলকভাবে কার্বনের ছিদ্রগুলিতে শোষিত হয়।
• অবশিষ্ট গ্যাস, এখন সমৃদ্ধ নাইট্রোজেন, বিছানার শীর্ষ থেকে প্রবাহিত হয় এবং একটি বাফার ট্যাঙ্কে বা সরাসরি ফ্যাবের বিতরণ লাইনে প্রবাহিত হয়।
• বিছানা সম্পৃক্ত হওয়ার আগে, সিস্টেমটি দ্বিতীয় বিছানায় ফিড প্রবাহকে স্যুইচ করে যাতে বিচ্ছেদ কোনো বাধা ছাড়াই চলতে থাকে।
• প্রথম বিছানাটি হতাশাগ্রস্ত, শোষিত অক্সিজেনকে বায়ুমণ্ডলে ফিরিয়ে দেয় এবং কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে আবার ব্যবহার করার জন্য প্রস্তুত।

বিছানার মধ্যে এই ধ্রুবক সুইং কেন আউটপুট ব্যাচ-ভিত্তিক না হয়ে অবিচ্ছিন্ন। একটি সঠিক আকারের সিস্টেম উত্পাদন সম্পূর্ণরূপে বন্ধ না করেই ঘড়ির চারপাশে নাইট্রোজেন সরবরাহ করতে পারে, যা একটি ফ্যাবের জন্য অপরিহার্য যা তার জড় বায়ুমণ্ডলে ফাঁক সহ্য করতে পারে না।

নাইট্রোজেন আসলে কতটা বিশুদ্ধ হয়?

বিশুদ্ধতা হল সেই সংখ্যাটি যা প্রতিটি ফ্যাব ইঞ্জিনিয়ার সবচেয়ে বেশি যত্ন করে, কারণ বিভিন্ন প্রক্রিয়ার ধাপগুলি বিভিন্ন সহনশীলতার দাবি করে। একটি কার্বন আণবিক চালনী সিস্টেমের আউটপুট বিশুদ্ধতা বিছানার আকার, চক্রের সময়, ফিড এয়ার কোয়ালিটি এবং কতগুলি বিচ্ছেদ পর্যায় ব্যবহার করা হয় তার উপর নির্ভর করে। বিস্তৃতভাবে, fabs এই সীমার মধ্যে কাজ করে:

সর্বোচ্চ বিশুদ্ধতার স্তরগুলির জন্য, একটি CMS PSA সিস্টেমকে প্রায়ই একটি সেকেন্ডারি পলিশিং ইউনিটের সাথে যুক্ত করা হয়, যেমন একটি অনুঘটক ডিওক্সো পিউরিফায়ার বা অতিরিক্ত শোষণ পর্যায়, প্রতি মিলিয়ন অবশিষ্ট অক্সিজেনের শেষ কয়েকটি অংশ বের করে দিতে। সবচেয়ে সংবেদনশীল প্রক্রিয়া চেম্বারগুলির জন্য যখন অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতার প্রয়োজন হয় তখন ফ্যাবগুলি খুব কমই একা সিএমএস-এর উপর নির্ভর করে — এটি চূড়ান্ত প্রসারিত পলিশিং হ্যান্ডলিং সহ প্রচুর পরিমাণের জন্য ওয়ার্কহরস।

আপনার ফ্যাবের জন্য সঠিক কার্বন আণবিক চালনি নির্বাচন করা

সমস্ত কার্বন আণবিক চালনী বিনিময়যোগ্য নয়। ভুল গ্রেড নির্বাচন করার অর্থ হতে পারে আপনার প্রয়োজন নেই এমন ক্ষমতার জন্য অর্থ প্রদান করা, অথবা আরও খারাপ, প্রক্রিয়া পদক্ষেপের দাবিকৃত বিশুদ্ধতার কম হওয়া।

ফ্যাক্টর দ্যাট অ্যাকচুয়ালি ম্যাটার

• ছিদ্রের আকারের বন্টন — শক্ত, আরও অভিন্ন ছিদ্র সাধারণত উচ্চ নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতা দেয় কিন্তু প্রবাহের হার কম।
• আপনার নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার ধাপগুলির জন্য প্রয়োজনীয় নাইট্রোজেন বিশুদ্ধতা এবং প্রবাহ হার, শুধুমাত্র ফ্যাব জুড়ে গড় নয়।
• খাওয়ানোর বাতাসের গুণমান - নোংরা বা ভেজা সংকুচিত বায়ু চালনীর জীবনকে ছোট করে এবং অর্জনযোগ্য বিশুদ্ধতা কমিয়ে দেয়।
• বেড কনফিগারেশন — দুই-বেড সিস্টেম মাঝারি চাহিদার জন্য সাধারণ, যখন মাল্টি-বেড বা মাল্টি-স্টেজ সেটআপগুলি বড়, ক্রমাগত ফ্যাব অপারেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।
• সেমিকন্ডাক্টর-গ্রেড অ্যাপ্লিকেশনগুলির সাথে বিক্রেতার ট্র্যাক রেকর্ড বিশেষভাবে, যেহেতু খাদ্য বা পানীয়-গ্রেড সিএমএস সিস্টেমগুলি একই বিশুদ্ধতার মানগুলিতে নির্মিত হয় না।

পিক ডিমান্ড এবং একটি যুক্তিসঙ্গত বৃদ্ধির মার্জিনের জন্য সিস্টেমের আকার নির্ধারণ করা মূল্যবান, যেহেতু কম আকারের সিএমএস শয্যাগুলি একটি ফ্যাব র‌্যাম্প উৎপাদনের পর বিশুদ্ধতা প্রবাহের সবচেয়ে সাধারণ কারণগুলির মধ্যে একটি।

একটি CMS সিস্টেম চলমান রাখা: রক্ষণাবেক্ষণ এবং জীবনকাল

একটি কার্বন আণবিক চালনি বিছানা একটি ভোগ্য নয় যে প্রতি কয়েক মাস প্রতিস্থাপন প্রয়োজন. স্বাভাবিক অবস্থায়, সিএমএস পাঁচ থেকে দশ বছর বা তারও বেশি সময় পর্যন্ত স্থায়ী হতে পারে, যেহেতু বিচ্ছেদ প্রক্রিয়া রাসায়নিকভাবে কার্বনকে পরিবর্তন করে না - এটি একটি শারীরিক শোষণ চক্র, প্রতিক্রিয়া নয়। এটি বলেছিল, আয়ুষ্কাল নির্ভর করে আগত বাতাস কতটা পরিষ্কার রাখা হয় তার উপর।

চালনি জীবন ছোট কি

কম্প্রেসার থেকে তেল বহন, অতিরিক্ত আর্দ্রতা এবং কণা দূষণ হল অকাল সিএমএস অবক্ষয়ের পিছনে প্রধান অপরাধী। এই দূষকগুলি ছিদ্র পৃষ্ঠগুলিকে আবরণ করে এবং শোষণের স্থানগুলিকে ব্লক করে যা প্রথম স্থানে পৃথকীকরণকে সম্ভব করে তোলে। এই কারণেই সিএমএস বেডের আপস্ট্রিম প্রি-ফিল্ট্রেশন, কোয়ালিটি ড্রায়ার এবং কোলেসিং ফিল্টারগুলি ঐচ্ছিক অতিরিক্ত নয় — এগুলোই চালনীতে বিনিয়োগকে রক্ষা করে।

রুটিন চেক মূল্য নির্ধারণ

• তাড়াতাড়ি ড্রিফ্ট ধরার জন্য একটি অক্সিজেন বিশ্লেষক দিয়ে ক্রমাগত আউটলেট বিশুদ্ধতা নিরীক্ষণ করুন।
• প্রস্তুতকারকের প্রস্তাবিত সময়সূচীতে প্রি-ফিল্টারগুলি পরিদর্শন করুন এবং প্রতিস্থাপন করুন।
• পর্যায়ক্রমে ভালভ এবং সাইকেল টাইমিং পরীক্ষা করুন, যেহেতু একটি স্টিকিং ভালভ চাপের সুইং বন্ধ করে দিতে পারে এবং শান্তভাবে বিশুদ্ধতা হ্রাস করতে পারে।
• লগ কম্প্রেসার কর্মক্ষমতা, যেহেতু একটি সংগ্রামী কম্প্রেসার আপস্ট্রিম CMS কম কর্মক্ষমতার একটি সাধারণ মূল কারণ।

অন-সাইট সিএমএস জেনারেশন বনাম ডেলিভার করা লিকুইড নাইট্রোজেন: এর আসলে কি খরচ হয়

একটি কার্বন আণবিক চালনী নাইট্রোজেন জেনারেটরের অগ্রিম খরচ কেবলমাত্র তরল নাইট্রোজেন সরবরাহের জন্য একটি সরবরাহ চুক্তিতে স্বাক্ষর করার চেয়ে বেশি। কিন্তু সেই তুলনা শুধুমাত্র গল্পের অংশ বলে। সরবরাহ করা তরল নাইট্রোজেন প্রতিটি ট্যাঙ্কারের জন্য চলমান খরচ বহন করে, প্লাস স্টোরেজ ট্যাঙ্ক ভাড়া, ফোঁড়া বন্ধের ক্ষতি, এবং আঞ্চলিক গ্যাস বাজারের সাথে আবদ্ধ দামের পরিবর্তনের এক্সপোজার। একটি সিএমএস সিস্টেম, একবার ইনস্টল করা হলে, প্রধানত এয়ার কম্প্রেসার চালানোর জন্য এবং পর্যায়ক্রমিক রক্ষণাবেক্ষণের জন্য বিদ্যুৎ খরচ হয় — কোনও ডেলিভারি ফি নেই, কোনও ফোঁড়া বন্ধ নেই এবং কোনও সরবরাহকারীর সরবরাহের উপর নির্ভরতা নেই৷

উচ্চ, স্থির নাইট্রোজেনের চাহিদা সহ ফ্যাবগুলির জন্য, একটি CMS সিস্টেমে পরিশোধের সময়কাল প্রায়শই কয়েক বছরের মধ্যে পরিমাপ করা হয়, যার পরে অন-সাইট জেনারেশন ক্রমাগত সরবরাহের তুলনায় নাইট্রোজেনের প্রতি ইউনিট অর্থপূর্ণভাবে সস্তা। ছোট বা উচ্চ পরিবর্তনশীল ক্রিয়াকলাপগুলি কখনও কখনও একটি হাইব্রিড পদ্ধতির সবচেয়ে ভাল কাজ করে: বেসলাইন চাহিদার জন্য একটি CMS জেনারেটর, চাহিদা বৃদ্ধির জন্য তরল নাইট্রোজেন সরবরাহ দ্বারা সমর্থিত বা জেনারেটর কখনও অফলাইনে গেলে জরুরী রিজার্ভ হিসাবে।

সাধারণ সমস্যা এবং সেগুলি কীভাবে সমাধান করা যায়

এমনকি সু-পরিকল্পিত কার্বন আণবিক চালনী সিস্টেমগুলি সময়ের সাথে সাথে সমস্যায় পড়ে এবং তাদের বেশিরভাগই মুষ্টিমেয় মূল কারণগুলিকে চিহ্নিত করে।

• পতনশীল বিশুদ্ধতা: সাধারণত বায়ু দূষণ, একটি ব্যর্থ প্রি-ফিল্টার, বা একটি CMS বিছানা তার ব্যবহারযোগ্য জীবনের শেষের কাছাকাছি।
• অসামঞ্জস্যপূর্ণ প্রবাহের হার: প্রায়শই ভালভ পরিধানের একটি চিহ্ন বা বিছানার মধ্যে চাপের সুইংয়ের সময় ভারসাম্যহীনতা।
• প্রত্যাশিত শক্তির চেয়ে বেশি ব্যবহার: ঘন ঘন সিএমএস বিছানা ক্ষমতার বিপরীতে চলমান একটি বড় আকারের কম্প্রেসারে ফিরে পাওয়া যায়।
• আকস্মিক বিশুদ্ধতা ক্র্যাশ: প্রথমে একটি ব্যর্থ ড্রায়ার থেকে একটি বিস্ফোরিত ফিল্টার উপাদান বা আর্দ্রতা ব্রেকথ্রু পরীক্ষা করুন, যেহেতু এইগুলি সবচেয়ে দ্রুত কার্যকরী কারণ।

রিয়েল-টাইম বিশুদ্ধতা পর্যবেক্ষণের পাশাপাশি একটি রক্ষণাবেক্ষণ লগ রাখা এই সমস্যাগুলি উৎপাদনকে প্রভাবিত করার আগে ধরা সহজ করে তোলে, যা একটি ব্যয়বহুল ওয়েফার স্ক্র্যাপ ইভেন্টকে একটি রুটিন ফিল্টার পরিবর্তনে পরিণত করে৷