तुलनेने प्रगत उत्पादन प्रक्रिया असलेल्या सेमीकंडक्टर वेफर फाउंड्रीच्या उत्पादन प्रक्रियेत, जवळपास ५० वेगवेगळ्या प्रकारच्या वायूंची आवश्यकता असते. वायूंचे सामान्यतः बल्क वायू आणिविशेष वायू.

मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स आणि सेमीकंडक्टर उद्योगांमध्ये वायूंचा वापर. सेमीकंडक्टर प्रक्रियांमध्ये वायूंच्या वापराने नेहमीच महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे, विशेषतः सेमीकंडक्टर प्रक्रिया विविध उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात. ULSI, TFT-LCD पासून ते सध्याच्या मायक्रो-इलेक्ट्रोमेकॅनिकल (MEMS) उद्योगापर्यंत, सेमीकंडक्टर प्रक्रिया उत्पादन निर्मिती प्रक्रिया म्हणून वापरल्या जातात, ज्यामध्ये ड्राय एचिंग, ऑक्सिडेशन, आयन इम्प्लांटेशन, थिन फिल्म डिपॉझिशन इत्यादींचा समावेश आहे.

उदाहरणार्थ, बऱ्याच लोकांना माहित आहे की चिप्स वाळूपासून बनवल्या जातात, परंतु चिप निर्मितीच्या संपूर्ण प्रक्रियेकडे पाहिल्यास, फोटोरेझिस्ट, पॉलिशिंग लिक्विड, टार्गेट मटेरियल, स्पेशल गॅस इत्यादींसारख्या अधिक सामग्रीची आवश्यकता असते, ज्या अपरिहार्य आहेत. बॅक-एंड पॅकेजिंगसाठी देखील विविध प्रकारच्या सबस्ट्रेट्स, इंटरपोसर्स, लीड फ्रेम्स, बॉन्डिंग मटेरियल इत्यादींची आवश्यकता असते. सेमीकंडक्टर निर्मितीच्या खर्चात सिलिकॉन वेफर्सनंतर इलेक्ट्रॉनिक स्पेशल गॅस हा दुसरा सर्वात मोठा घटक आहे, त्यानंतर मास्क आणि फोटोरेझिस्टचा क्रमांक लागतो.

वायूच्या शुद्धतेचा घटकांच्या कार्यक्षमतेवर आणि उत्पादनाच्या उत्पन्नावर निर्णायक प्रभाव असतो, आणि वायू पुरवठ्याची सुरक्षितता ही कर्मचाऱ्यांच्या आरोग्याशी आणि कारखान्याच्या कामकाजाच्या सुरक्षिततेशी संबंधित आहे. वायूच्या शुद्धतेचा प्रक्रिया मार्गावर आणि कर्मचाऱ्यांवर इतका मोठा परिणाम का होतो? ही अतिशयोक्ती नाही, तर हे वायूच्या स्वतःच्या धोकादायक वैशिष्ट्यांमुळे ठरते.

सेमीकंडक्टर उद्योगातील सामान्य वायूंचे वर्गीकरण

सामान्य गॅस

सामान्य वायूला बल्क गॅस असेही म्हणतात: हा असा औद्योगिक वायू आहे ज्याची शुद्धता 5N पेक्षा कमी असते आणि ज्याचे उत्पादन व विक्री मोठ्या प्रमाणात होते. वेगवेगळ्या निर्मिती पद्धतींनुसार त्याचे एअर सेपरेशन गॅस आणि सिंथेटिक गॅसमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. हायड्रोजन (H2), नायट्रोजन (N2), ऑक्सिजन (O2), आर्गॉन (A2), इत्यादी;

विशेष गॅस

विशेष वायू म्हणजे असा औद्योगिक वायू जो विशिष्ट क्षेत्रांमध्ये वापरला जातो आणि ज्याच्या शुद्धता, प्रकार व गुणधर्मांसाठी विशेष आवश्यकता असतात. प्रामुख्यानेSiH4, PH3, B2H6, A8H3,एचसीएल, सीएफ४,एनएच३, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,एनएच३, बीसीएल३, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,एसएफ६… आणि असेच पुढे.

विशेष वायूंचे प्रकार

विशेष वायूंचे प्रकार: क्षरणकारी, विषारी, ज्वलनशील, ज्वलन-सहाय्यक, अक्रिय, इत्यादी.
सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या सेमीकंडक्टर वायूंचे वर्गीकरण खालीलप्रमाणे केले जाते:
(i) क्षरणकारी/विषारी:एचसीएल、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、बीसीएल३…
(ii) ज्वलनशील: H2、सीएच४、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2,B2H6,CH2F2,CH3F,CO…
(iii) ज्वलनशील: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) अक्रिय: N2、सीएफ४、C2F6、सी४एफ८、एसएफ६CO2Ne、Krतो…

सेमीकंडक्टर चिप निर्मितीच्या प्रक्रियेत, ऑक्सिडेशन, डिफ्यूजन, डिपॉझिशन, एचिंग, इंजेक्शन, फोटोलिथोग्राफी आणि इतर प्रक्रियांमध्ये सुमारे ५० वेगवेगळ्या प्रकारचे विशेष वायू (ज्यांना विशेष वायू म्हटले जाते) वापरले जातात आणि एकूण प्रक्रिया टप्पे शेकडोंपेक्षा जास्त असतात. उदाहरणार्थ, आयन इम्प्लांटेशन प्रक्रियेत फॉस्फरस आणि आर्सेनिकचे स्रोत म्हणून PH3 आणि AsH3 वापरले जातात, एचिंग प्रक्रियेत सामान्यतः F-आधारित वायू CF4, CHF3, SF6 आणि हॅलोजन वायू CI2, BCI3, HBr वापरले जातात, डिपॉझिशन फिल्म प्रक्रियेत SiH4, NH3, N2O, तर फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेत F2/Kr/Ne, Kr/Ne वापरले जातात.

वरील बाबींवरून आपल्याला हे समजते की, अनेक सेमीकंडक्टर वायू मानवी शरीरासाठी हानिकारक असतात. विशेषतः, SiH4 सारखे काही वायू स्वयंप्रज्वलनशील असतात. त्यांची गळती होताच, ते हवेतील ऑक्सिजनसोबत तीव्र अभिक्रिया करून जळू लागतात; आणि AsH3 अत्यंत विषारी असतो. थोड्याशा गळतीमुळेही लोकांच्या जीवाला धोका निर्माण होऊ शकतो, त्यामुळे विशेष वायूंच्या वापरासाठी नियंत्रण प्रणालीच्या रचनेच्या सुरक्षेच्या आवश्यकता विशेषतः उच्च असतात.

सेमीकंडक्टरला "तीन अंश" शुद्धतेच्या वायूंची आवश्यकता असते.

वायूची शुद्धता

वायूमधील अशुद्ध वातावरणाचे प्रमाण सामान्यतः वायूच्या शुद्धतेच्या टक्केवारीत व्यक्त केले जाते, जसे की ९९.९९९९%. सर्वसाधारणपणे, इलेक्ट्रॉनिक विशेष वायूंसाठी शुद्धतेची आवश्यकता ५N-६N पर्यंत असते आणि ती अशुद्ध वातावरणाच्या प्रमाणाच्या घनफळ गुणोत्तराने पीपीएम (पार्ट पर मिलियन), पीपीबी (पार्ट पर बिलियन) आणि पीपीटी (पार्ट पर ट्रिलियन) मध्ये देखील व्यक्त केली जाते. इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर क्षेत्रात विशेष वायूंच्या शुद्धतेसाठी आणि गुणवत्ता स्थिरतेसाठी सर्वोच्च आवश्यकता असतात आणि इलेक्ट्रॉनिक विशेष वायूंची शुद्धता सामान्यतः ६N पेक्षा जास्त असते.

कोरडेपणा

वायूमधील पाण्याच्या अल्प प्रमाणाचे, किंवा आर्द्रतेचे प्रमाण, सामान्यतः दवबिंदूमध्ये व्यक्त केले जाते, जसे की वातावरणीय दवबिंदू -70℃.

स्वच्छता

वायूमधील प्रदूषक कणांची संख्या, म्हणजेच µm आकाराच्या कणांची संख्या, 'कण/घनमीटर' मध्ये व्यक्त केली जाते. संकुचित हवेच्या बाबतीत, ही संख्या सामान्यतः 'मिग्रॅ/घनमीटर' मध्ये अपरिहार्य घन अवशेषांच्या स्वरूपात व्यक्त केली जाते, ज्यामध्ये तेलाच्या प्रमाणाचा समावेश असतो.