ในกระบวนการผลิตของโรงหล่อเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีกระบวนการผลิตที่ค่อนข้างก้าวหน้า จำเป็นต้องใช้ก๊าซเกือบ 50 ชนิด โดยทั่วไปก๊าซจะถูกแบ่งออกเป็นก๊าซจำนวนมากและก๊าซพิเศษ.

การประยุกต์ใช้ก๊าซในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ การใช้ก๊าซมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มาโดยตลอด โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ ULSI, TFT-LCD ไปจนถึงอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กโตรแมคคานิกส์ (MEMS) ในปัจจุบัน กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ถูกนำมาใช้เป็นกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ รวมถึงการกัดแห้ง การออกซิเดชัน การฝังไอออน การสะสมฟิล์มบาง และอื่นๆ

ยกตัวอย่างเช่น หลายคนรู้ว่าชิปทำจากทราย แต่เมื่อพิจารณากระบวนการผลิตชิปทั้งหมดแล้ว จำเป็นต้องใช้วัสดุเพิ่มเติม เช่น โฟโตเรซิสต์ น้ำยาขัดเงา วัสดุเป้าหมาย ก๊าซพิเศษ ฯลฯ ซึ่งล้วนเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ บรรจุภัณฑ์ด้านหลังยังต้องการวัสดุซับสเตรต อินเทอร์โพเซอร์ เฟรมตะกั่ว วัสดุยึดติด ฯลฯ จากวัสดุต่างๆ ก๊าซพิเศษอิเล็กทรอนิกส์เป็นวัสดุที่มีต้นทุนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์สูงเป็นอันดับสองรองจากเวเฟอร์ซิลิคอน ตามมาด้วยมาสก์และโฟโตเรซิสต์

ความบริสุทธิ์ของก๊าซมีอิทธิพลสำคัญต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ และความปลอดภัยของก๊าซที่จ่ายไปก็สัมพันธ์กับสุขภาพของบุคลากรและความปลอดภัยในการดำเนินงานของโรงงาน เหตุใดความบริสุทธิ์ของก๊าซจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อสายการผลิตและบุคลากร? นี่ไม่ใช่การพูดเกินจริง แต่ขึ้นอยู่กับลักษณะอันตรายของก๊าซเอง

การจำแนกประเภทก๊าซทั่วไปในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ก๊าซธรรมดา

ก๊าซธรรมดา หรือที่เรียกอีกอย่างว่าก๊าซเทกอง หมายถึงก๊าซอุตสาหกรรมที่มีความต้องการความบริสุทธิ์ต่ำกว่า 5N และมีปริมาณการผลิตและการขายสูง สามารถแบ่งได้เป็นก๊าซแยกอากาศและก๊าซสังเคราะห์ตามวิธีการเตรียมที่แตกต่างกัน เช่น ไฮโดรเจน (H2), ไนโตรเจน (N2), ออกซิเจน (O2), อาร์กอน (A2) เป็นต้น

ก๊าซพิเศษ

ก๊าซพิเศษ หมายถึง ก๊าซอุตสาหกรรมที่ใช้ในสาขาเฉพาะ และมีข้อกำหนดพิเศษในเรื่องความบริสุทธิ์ ความหลากหลาย และคุณสมบัติ โดยส่วนใหญ่ไซเอช4, พีเอช3, บี2เอช6, เอ8เอช3,เอชซีแอล, ซีเอฟ4,เอ็นเอช3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,เอ็นเอช3, บีซีแอล3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6…และอื่นๆอีกมากมาย

ประเภทของก๊าซสไปเชียล

ประเภทของก๊าซพิเศษ: ก๊าซกัดกร่อน ก๊าซพิษ ก๊าซติดไฟ ก๊าซสนับสนุนการเผาไหม้ ก๊าซเฉื่อย เป็นต้น
ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปสามารถจำแนกได้ดังนี้:
(i) กัดกร่อน/เป็นพิษ:ไฮโดรคลอไรด์、BF3、WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、บีซีแอล3-
(ii) ไวไฟ: H2、CH4-ไซเอช4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO...
(iii) ติดไฟได้: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) เฉื่อย: N2、ซีเอฟ4、C2F6、C4F8-SF6、คาร์บอนไดออกไซด์、Ne-Kr,เขา…

ในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ มีการใช้ก๊าซพิเศษ (หรือที่เรียกว่าก๊าซพิเศษ) ประมาณ 50 ชนิดในกระบวนการออกซิเดชัน การแพร่ การสะสม การกัด การฉีด การพิมพ์หินด้วยแสง และกระบวนการอื่นๆ โดยมีขั้นตอนกระบวนการทั้งหมดมากกว่าร้อยขั้นตอน ตัวอย่างเช่น PH3 และ AsH3 ถูกใช้เป็นแหล่งฟอสฟอรัสและสารหนูในกระบวนการฝังไอออน ก๊าซที่มีองค์ประกอบหลักเป็น F ได้แก่ CF4, CHF3, SF6 และก๊าซฮาโลเจน CI2, BCI3, HBr มักใช้ในกระบวนการกัด SiH4, NH3, N2O ในกระบวนการเคลือบฟิล์ม F2/Kr/Ne และ Kr/Ne ในกระบวนการพิมพ์หินด้วยแสง

จากประเด็นข้างต้น เราเข้าใจได้ว่าก๊าซสารกึ่งตัวนำหลายชนิดเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งก๊าซบางชนิด เช่น SiH4 สามารถติดไฟได้เอง ตราบใดที่ก๊าซเหล่านี้รั่วไหล ก๊าซเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศอย่างรุนแรงและเริ่มลุกไหม้ ส่วน AsH3 มีความเป็นพิษสูง การรั่วไหลเพียงเล็กน้อยอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิตผู้คน ดังนั้นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการออกแบบระบบควบคุมสำหรับการใช้ก๊าซพิเศษจึงค่อนข้างสูง

สารกึ่งตัวนำต้องใช้ก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อให้มี "สามองศา"

ความบริสุทธิ์ของก๊าซ

ปริมาณสารเจือปนในบรรยากาศของก๊าซมักแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความบริสุทธิ์ของก๊าซ เช่น 99.9999% โดยทั่วไป ความต้องการความบริสุทธิ์ของก๊าซพิเศษอิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ที่ 5N-6N และยังแสดงด้วยอัตราส่วนปริมาตรของปริมาณสารเจือปนในบรรยากาศ ppm (ส่วนในล้านส่วน), ppb (ส่วนในพันล้านส่วน) และ ppt (ส่วนในล้านล้านส่วน) สาขาสารกึ่งตัวนำอิเล็กทรอนิกส์มีข้อกำหนดสูงสุดสำหรับความบริสุทธิ์และเสถียรภาพเชิงคุณภาพของก๊าซพิเศษ และโดยทั่วไปแล้วความบริสุทธิ์ของก๊าซพิเศษอิเล็กทรอนิกส์จะสูงกว่า 6N

ความแห้ง

ปริมาณน้ำเล็กน้อยในก๊าซหรือความชื้นโดยปกติจะแสดงเป็นจุดน้ำค้าง เช่น จุดน้ำค้างในบรรยากาศที่ -70℃

ความสะอาด

จำนวนอนุภาคมลพิษในก๊าซที่มีขนาดอนุภาค µm จะแสดงเป็นจำนวนอนุภาค/ลูกบาศก์เมตร สำหรับอากาศอัด มักจะแสดงเป็นมิลลิกรัม/ลูกบาศก์เมตร ของสารตกค้างที่เป็นของแข็งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งรวมถึงปริมาณน้ำมันด้วย