روی تراشه ای به اندازه یک ناخن، میلیاردها ترانزیستور پنهان شده است. این 'سربازان الکترونیکی' در مقیاس نانو باید در یک محیط جوی خالص تولید شوند. گرد و غبار، رطوبت و سایر آلاینده های موجود در هوای محیط می توانند باعث اتصال کوتاه تراشه و ضایعات شوند. نیمه هادی جعبه دستکش یک محیط بی اثر پایدار، بی آب، بدون اکسیژن و بدون گرد و غبار ایجاد می کند.
I. توابع جعبه دستکش نیمه هادی
عملکرد تصفیه گاز
جعبه دستکش نیمه هادی مجهز به a سیستم تصفیه گاز . وظیفه اصلی این سیستم حذف آب، اکسیژن و ناخالصی های فیلتر از گاز داخل جعبه برای حفظ خلوص بالای آن است. حذف آب معمولاً از غربالهای مولکولی استفاده میکند که ساختار ریز متخلخل یکنواختی دارند که قادر به جذب انتخابی مولکولهای آب هستند و در نتیجه رطوبت داخل جعبه را به سطوح بسیار پایین کاهش میدهند. فلزات فعال (مانند کاتالیزورهای مس) برای واکنش با اکسیژن، اکسید کردن آن به اکسیدهای فلزی، در نتیجه اکسیژنزدایی استفاده میشوند. فیلترها با استفاده از رسانه های فیلتر چندلایه مانند کاغذ صافی فیبر و کربن فعال، گاز داخل جعبه را با رهگیری ذرات گرد و غبار، میکروارگانیسم ها و سایر ناخالصی ها تصفیه می کنند و اطمینان می دهند که گاز بسیار خالص باقی می ماند.
سیستم نظارت و کنترل محیط زیست
سنسورهای مختلفی در داخل جعبه دستکش نیمه هادی برای نظارت بر پارامترهای محیطی در زمان واقعی نصب شده است. سنسورهای اکسیژن دقیقاً غلظت اکسیژن داخل جعبه را اندازه گیری می کنند، در حالی که آنالایزرهای رطوبت (سنسورهای نقطه شبنم ) به طور مداوم محتوای آب را کنترل می کنند. اگر غلظت آب یا اکسیژن از آستانه های از پیش تعیین شده فراتر رود، سیستم یک زنگ هشدار ایجاد می کند. شمارشگرهای ذرات همچنین می توانند برای نظارت بر مقدار ذرات گرد و غبار داخل جعبه یکپارچه شوند.
ادغام و سازگاری تجهیزات
جعبه های دستکش نیمه هادی دارای قابلیت های عالی یکپارچه سازی تجهیزات هستند که امکان اتصال بدون درز با ابزارهای مختلف تولید تراشه را فراهم می کند. به عنوان مثال، آنها را می توان با ماشین های فوتولیتوگرافی، ماشین های اچ و تجهیزات تبخیر پرتو الکترونی ادغام کرد. هنگامی که جعبه دستکش با دستگاه فوتولیتوگرافی ادغام می شود، اطمینان حاصل می کند که ویفر در یک محیط تمیز در طول انتقال بین جعبه دستکش و دستگاه فوتولیتوگرافی باقی می ماند و از آلودگی جلوگیری می کند. علاوه بر این، سیستم کنترل جعبه دستکش می تواند با سیستم های کنترل تجهیزات یکپارچه ارتباط برقرار کند و امکان کنترل خودکار کل فرآیند تولید تراشه را فراهم کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک ویفر پوشش مقاوم به نور را در داخل جعبه دستکش کامل کرد، سیستم می تواند به طور خودکار به دستگاه فوتولیتوگرافی سیگنال دهد تا برای مرحله نوردهی آماده شود و کارایی و دقت تولید را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
II. محافظت از مواد تراشه توسط جعبه دستکش نیمه هادی
موادی مانند مقاوم کننده نور و توسعه دهندگان به اکسیژن، رطوبت و یون های فلزی موجود در هوا بسیار حساس هستند. به عنوان مثال، مقاومت نوری را در نظر بگیرید: یک ماده حیاتی در تولید تراشه است. در طول فتولیتوگرافی، فترزیست باید دقیقاً نور را حس کند و تحت واکنش های شیمیایی قرار گیرد تا الگوی طراحی را روی ویفر منتقل کند. در صورت قرار گرفتن در معرض هوای معمولی، اجزای حساس به نور در نور مقاوم به سرعت در تماس با اکسیژن اکسید می شوند و باعث خراب شدن نور مقاوم می شوند. حساسیت به نور آن به شدت کاهش می یابد و در نتیجه قادر به بازتولید دقیق الگو در طول لیتوگرافی بعدی نیست و منجر به انحراف الگو یا خطاهای کامل روی تراشه می شود.
لایههای نازک با دقت بالا میتوانند مانند بیسکویتهای خیس در محیطهایی با رطوبت بیشتر از 3 درصد متورم شوند. به عنوان مثال، فیلم های عایق بسیار نازک، اغلب تنها نانومتر ضخامت، در برخی از فرآیندهای ساخت تراشه استفاده می شود. هنگامی که رطوبت محیط از حد مجاز فراتر می رود، مولکول های آب به تدریج در فیلم نفوذ می کنند و فاصله بین مولکول ها را افزایش می دهند و باعث متورم شدن و تغییر شکل فیلم می شوند. این تغییر شکل مدار داخلی دقیقاً طراحی شده تراشه را مختل می کند و بر انتقال سیگنال الکترونیکی تأثیر می گذارد و به طور بالقوه تراشه را از کار می اندازد.
مدار داخل یک تراشه شبیه یک تار عنکبوت پیچیده است. یون های فلزی موجود در هوا (مانند یون های مس) می توانند مسیرهای رسانا را در این مدار ایجاد کنند که منجر به اتصال کوتاه می شود. برای مثال، اگر یونهای مس به گرههای مدار حیاتی بچسبند، جریان الکتریکی در حین کار ممکن است مسیرهای طراحیشده را دور بزند و از میان این «میانبرها» که توسط یونهای فلزی تشکیل شدهاند جریان یابد. این باعث گرمای بیش از حد موضعی و خرابی تراشه می شود.
جعبه دستکش فوقالعاده تمیز، با پاکسازی با نیتروژن یا آرگون برای ایجاد فضایی بیاثر، این مواد را پایدار نگه میدارد و از 'اچ شدن' زودرس تراشه جلوگیری میکند. در جعبه دستکش، نیتروژن یا آرگون جایگزین هوای اصلی می شود. همراه با سیستم های تصفیه و فیلتراسیون، رطوبت، اکسیژن، ذرات فلز و غیره را جذب می کند و فضایی خالص و عاری از آلودگی آب، اکسیژن و یون های فلزی ایجاد می کند. موادی مانند مقاومت نوری و توسعه دهنده خواص شیمیایی و فیزیکی اصلی خود را در این محیط حفظ می کنند و پایه مواد قابل اعتمادی را برای هر مرحله از ساخت تراشه فراهم می کنند.
می توان گفت که جعبه دستکش نیمه هادی محیطی پایدار و خالص را برای کل فرآیند تولید تراشه فراهم می کند و به عنوان 'نگهبان نامرئی' عمل می کند و کیفیت و عملکرد تراشه را تضمین می کند.
