Korkeiden tarkkuusvaatimusten ylittäminen mikropiirien valmistuksessa: Vaisalan mittalaitteiden merkitys puhdastiloissa

Asiakas: China Electronics System Engineering CEFOF ja puolijohdevalmistaja Beijing Memory Technologies, Inc. (BJMT) 
Haaste: puhdastilan rakentaminen ja mittausjärjestelmän toteuttaminen lämpötilan ja suhteellisen kosteuden erittäin tarkkojen toleranssien valvontaan
Ratkaisu: Vaisala HMT370EX, Vaisala HMT120 ja Vaisala HMT330. Täydellinen yhdistelmä tarkkoihin mittauksiin haastavissa prosessiolosuhteissa

Mikropiirien kysyntä kasvaa edelleen jatkuvasti maailman kuluttajatuotemarkkinoilla. Vaihtoehtoisten polttoaineiden, älykkäiden ajojärjestelmien ja terminaalien sekä 5G-verkkojen markkinoiden kasvaessa tämä kysyntä ei todennäköisesti tule vähentymään lähiaikoina.

Mikropiirien valmistus on tarkkaa työtä, ja siksi koko tuotantoprosessilla ja -ympäristöllä on äärimmäisen tarkat vaatimukset. Asianmukaisesti valmistetuilla mikropiirien puhdastiloilla on tässä keskeinen asema. Mikropiiritehtaissa henkilöstön on käytettävä tiiviitä suojavaatteita ja kenkäsuojuksia sekä kuljettava useiden eristettyjen porttien läpi ennen puhdastilaan saapumista. Lisäksi mikropiirien puhdastilaympäristöä on valvottava ja säädeltävä tarkasti, jotta esimerkiksi lämpötila ja kosteus ovat aina oikealla tasolla.

Korkeammat puhdastilan standardit edellyttävät tarkempaa valvontaa 

China Electronics System Engineering (CEFOC) oli yksi Kiinan ensimmäisistä yrityksistä, joka erikoistui sähköisten ja mekaanisten puhdastilalaitteiden asennukseen. Yritys tarjoaa mikropiirivalmistajille kokonaisvaltaista palvelua, joka kattaa suunnittelun, hankinnan, projektinhallinnan, rakentamisen ja tilojen hallinnan sekä lisäksi puhdastilaprosesseihin liittyvien tuotteiden valmistuksen. 

Vuonna 2021 puolijohdevalmistaja Beijing Memory Technologies, Inc. (BJMT) tarvitsi uudet mikropiirien puhdastilat, ja heillä oli tarkat vaatimukset ympäristön valvontaa ja vakautta varten. CEFOC ja Vaisala tekivät projektissa tiivistä yhteistyötä ja asensivat BJMT:n puhdastiloihin Vaisalan lämpötila- ja kosteuslähettimen HMT330, Vaisalan luonnostaan vaarattoman lämpötila- ja kosteuslähettimen HMT370EX sekä Vaisalan HMT120-sarjan lämpötila- ja kosteuslähettimiä. BJMT:n raporttien mukaan kaikki nämä Vaisalan mittalaitteet ja lähettimet ovat toimineet vakaasti ja tarkasti. 

Image

Vaisala HMT330 antaa tarkat mittaustulokset vaativissa olosuhteissa, ja sitä voidaan mukauttaa erilaisiin käyttöympäristöihin asiakkaan tarpeiden mukaan.

Vaisalan mittaustarkkuus mahdollistaa ylivertaisen suorituskyvyn

Uusien, entistäkin pienempien 28 nm:n sirujen valmistus edellyttää puhdastilaympäristöä, jonka lämpötilan mittaustarkkuus on ±0,3 °C ja suhteellisen kosteuden mittaustarkkuus ±3 %. Jos lämpötilan ja kosteuden parametreja ylitetään, se vaikuttaa merkittävästi mikropiirien valmistuskapasiteettiin, suorituskykyyn ja luotettavuuteen. Marketing Management Centerin johtaja Zhang Qi toteaa, että "Vaisalan tuotteiden mittaustarkkuus ei ainoastaan täytä täysin puhdastilan suunnittelustandardejamme, vaan se kaventaa myös huomattavasti keskivirheiden esiintymisaluetta. Se vähenee yhteen kolmasosaan vertailuvirheestä, ts. kosteus ±1 % ja lämpötila ±0,1 °C, mikä takaa puhdastilan luotettavan toiminnan. Projektin kokonaistarkkuuden ja -vakauden kannalta Vaisalan mittalaiteet olivatkin ihanteellinen valinta".

Zhang Qi jatkaa toteamalla, että "jo vuonna 2020 BJMT:n puhdastilaprojektin tarjouskilpailuvaiheessa tiesimme, että Vaisalan tuotteet voisivat täyttää asiakkaan tarkat kosteuden ja lämpötilan mittausvaatimukset. Siksi sisällytimme tarjoukseemme Vaisalan mittalaitteet, ja siitä lähtien yhteistyömme Vaisalan kanssa on vain tiivistynyt. Vaisalan tuotteiden mittaustarkkuus ei ainoastaan täytä täysin puhdastilan suunnittelustandardejamme, vaan se kaventaa myös huomattavasti keskivirheiden esiintymisaluetta vähentäen sen yhteen kolmasosaan vertailuvirheestä, ts. kosteus ±1 % ja lämpötila ±0,1 °C. Tämä takaa puhdastilan luotettavan toiminnan ja tekee Vaisalan mittalaitteista täydellisen valinnan tähän projektiin."

Image

Vaisala HMT370EX ei aiheuta onnettomuuksia tai laitevahinkoja, vaikka sitä käytettäisiin väärin tai siihen tulisi toimintahäiriö. Tuotteelle on myönnetty useita luontaisen vaarattomuuden sertifikaatteja. Suhteellisen kosteuden ja lämpötilan mittausten lisäksi HMT370EX tukee myös muita laskettuja kosteusparametreja, kuten kastepistelämpötilaa, märkälämpötilaa, absoluuttista kosteutta, sekoitussuhdetta, vesipitoisuutta, veden massaosuutta, vesihöyryn painetta ja entalpiaa.

Toimitus ajallaan on aivan yhtä tärkeää kuin parantunut tarkkuus

Tällaisissa korkean tarkkuuden valmistusprojekteissa aikataulussa pysyminen voi olla aivan yhtä tärkeää kuin asennettavan tekniikan tarkkuus. Projektissa tarvittavilla tuotteilla ja materiaaleilla on usein tarkat toimitusaikataulut, ja tärkeän materiaalin puuttuminen vaikuttaa suoraan koko projektin aikatauluun.

Maailmanlaajuinen COVID-19-pandemia aiheutti epävarmuutta monien tuotteiden saatavuuteen, mikä teki ajallaan tehtävistä toimituksista entistäkin tärkeämpiä. BJMT:n projektiaikataulu oli erittäin tiukka, ja laadukkaat mittalaitteet olivat olennaisen tärkeitä, jotta projekti saatiin ajoissa valmiiksi. Tuotepulasta huolimatta Vaisala jälleenmyyjineen takasi projektissa tarvittujen tuotteiden saatavuuden jo ennen kuin virallista ostosopimusta oli allekirjoitettu. Vaisala varmisti sisäisten ja ulkoisten resurssien koordinoinnin, jotta asiakkaalle saatiin keskeiset tuotteet sovitun aikataulun puitteissa.

Yhteenvetona voidaan siis todeta, että Vaisalan tuotteiden mittaustarkkuus ei ainoastaan täytä täysin mikropiirien puhdastilan suunnittelustandardeja, vaan se kaventaa myös huomattavasti keskivirheiden esiintymisaluetta vähentäen sen yhteen kolmasosaan vertailuvirheestä. Näin Vaisalan mittalaitteista tuli täydellinen valinta BJMT:n puhdastilaprojektiin, ja nopea palvelu auttoi varmistamaan ajallaan tehtävän toimituksen – vaikka haasteita riitti aina pitkästä välimatkasta osien laajamittaisiin toimitusvaikeuksiin.

Zhang Qin sanoin "Vaisala voitti puolelleen myös CEFOC:n luottamuksen vakaiden, luotettavien ja laadukkaiden tuotteidensa sekä nopean asiakaspalvelunsa ansiosta. Olemme vakuuttuneita siitä, että Vaisalan ja CEFOC:n strateginen yhteistyö tulee syventymään jo lähitulevaisuudessa, mikä auttaa molempia osapuolia saavuttamaan entistä vahvemman jalansijan tarkkuustuotteiden valmistuksessa ja soveltamisessa".

Image

Vaisala HMT120:tä asennetaan paikan päällä, näytön suojatarra edelleen paikallaan. HMT120 on puhdastiloihin ja muihin vastaaviin ympäristöihin tarkoitettu lämpötila- ja kosteuslähetin, jonka älykkäät mittapäät voidaan vaihtaa kentällä. Mittaukset ovat myös helposti jäljitettävissä.