Applicazioni

Semiconduttore

Vacuum Barrier Corporation is the world’s leader of LN2 Vacuum Jacketed Piping Systems supplied to the Semiconductor Industry. Vacuum Barrier fornisce all'industria di Semiconduttori tubazioni ad azoto liquido su richiesta e direttamente sul punto di utilizzo in modo sicuro e affidabile.

Il tubo sottovuoto super isolato ad azoto liquido è progettato per ridurre i tempi dei cicli e minimizzare le perdie di liquido. Tutte le linee sottovuoto super isolate ad azoto liquido permettono un funzionamento anti gelo e una versatilità di percorso da serbatoi di grandi dimensioni o Dewar portatili.

L'analisi della fase di assemblaggio (back end) del semiconduttore viene avvantaggiata grazie alla linea ad azoto liquido SEMIFLEX® da un rapido spegnimento, una reale qualità di liquido, temperature stabili, piccole fasce di guardia e funzionamento senza difficoltà, usando il proprio sviluppato sistema a circuito chiuso.

Mike Johnson

Vacuum Barrier Corporation

Woburn, Massachusetts USA

A causa di una richiesta sempre maggiore di dispositivi di comunicazione wireless, i sistemi multi-wafer Molecular Beam Epitaxy (MBE) sono stati sviluppati e permettono il funzionamento worldwide. La crescita continua dell'industria ha spinto gli impianti di produzione di wafer epitassiali di cominciare ad usare anche macchine più grandi con produttività più elevate di wafer. Questa nuova generazione di dispositivi MBE ha portato al rilevamento di nuove problematiche sulla circolazione del LN2.

Poiché il processo di MBE necessita di un sotto vuoto ultra alto, dei Criorefrigeratori ad Azoto Liquido (LN2) sono richiesti per pompare i gas residui all'interno dell'alloggiamento. Il trasferimento di LN2 nell'apparecchiatura MBE è sempre causato dei problemi; la qualità del liquido una volta che ha raggiunto le protezioni è sempre stata al di sotto dell'optimum a causa delle stesse caratteristiche del LN2. Un tipico “sistema di tubi” MBE in uso consta di un Dewar da 160 litri posizionato più vicino possibile all'apparecchiatura e collegato alla protezione da una tubazione di rame rivestita di spuma isolante, la quale crea un pasticcio di sporco e ghiaccio. La circolazione veniva compiuta scaricando continuamente il liquido attraverso la protezione. Questo metodo, oltre che essere altamente inefficiente, non è riuscito a risolvere il problema connesso al flusso bifase (liquido e gas). Residui di gas generati dalla valvola di recesso del cilindro, dalla tubazione di trasferimento male isolata e da sbalzi dalle alte pressioni alla pressione atmosferica, causavano fluttuazioni errate di vuoto all'interno dell'alloggiamento. La sola linea super isolata sottovuoto non ha risolto il problema. Anche se è altamente efficiente, i tentativi di convogliare direttamente da un rifornimento centrale della sede, si sono dimostrati infruttuosi a causa delle grandi quantità di gas generate dal collegamento al serbatoio, dagli sbalzi di pressione e da un afflusso relativamente basso di calore su tutta la lunghezza delle condutture. Un sistema di linea di LN2 a ciclo chiuso era stato progettato specificamente per la MBE dalla Vacuum Barrier Corporation ed è stato usato con successo nel corso degli anni. Il sistema a ciclo chiuso permette di avere superfici completamente bagnate all'interno dei criorefrigeratori, minimizzando il degassamento e mantenendo le temperature di LN2 a bassa pressione costanti. Il sistema è completamente automatizzato, sicuro ed affidabile al 100%. È costituito da una linea sottovuoto super isolata che corre da un serbatoio di stoccaggio esterno a un separatore di fase di vapore/liquido, più tubature di sfiato e alimentazione tra il separatore e uno o più criorefrigeratori. Il sistema funziona in pratica come segue: il flusso bifase di LN2 entra nel separatore di fase. Il gas viene sfiatato nell'atmosfera fuori dal laboratorio rilasciando un volume di puro LN2 senza gas a -320° F. Il liquido arriva per gravità al criorefrigeratore attraverso una linea di alimentazione a tre assi. L'azoto liquido LN2 viene sottoraffreddato leggermente all'estremità inferiore della linea a causa della pressione idrostatica del liquido. Poiché il liquido entra nel criorefrigeratore e assorbe il calore, la densità cambia e l'azoto liquido più leggero ritorna sopra al livello del liquido del separatore di fase. Il gas viene espulso e il liquido riutilizzato.

Con il nuovo dispositivo di produzione multi-wafer MBE ora non è più sufficiente trasportare soltanto liquido di buona qualità. Anche se è possibile far circolare l'azoto liquido per mezzo di macchine di medio e piccolo formato, le nuove macchine hanno presentato alcune sfide. Il nostro impegno a fornire un sistema migliore possibile ci ha indotti a riprogettare completamente il nostro separatore di fase liquido/vapore così come le condutture dello sfiato e dell'alimentazione.

Con il nuovo dispositivo di produzione multi-wafer MBE ora non è più sufficiente trasportare soltanto liquido di buona qualità. Anche se è possibile far circolare l'azoto liquido per mezzo di macchine di medio e piccolo formato, le nuove macchine hanno presentato alcune sfide. Il nostro impegno a fornire un sistema migliore possibile ci ha indotti a riprogettare completamente il nostro separatore di fase liquido/vapore così come le condutture dello sfiato e dell'alimentazione.

Come fornitori più grandi al mondo di condutture LN2 per MBE, abbiamo lavorato molto insieme ai fornitori di MBE per determinare i requisiti del flusso dei liquidi per le loro macchine in particolare e abbiamo misurato sia  i nostri sistemi di alimentazione che le tubazioni di ritorno sistemandole. Una cura particolare è stata dedicata per l'individuazione del separatore di fase in modo da massimizzare la circolazione. E' stata realizzata una temperatura di LN2 molto stabile utilizzando sul separatore una valvola di immissione modulata che soddisfi la richiesta di LN2 e questa temperatura stabile ha contribuito ad un livello molto stabile di vuoto all'interno della camera. I collegamenti anti ghiaccio sono stati realizzati lavorando a stretto contatto con i fornitori delle apparecchiature di MBE per fornire degli accessori complementari. Poiché conosciamo la macchina prima che raggiunga la funzione dei clienti, possiamo fornire in anticipo il sistema di tubazioni della macchina. L'installazione può essere compiuta rapidamente e facilmente grazie ai componenti modulari e alla flessibilità delle condutture. Il metodo approvato di condutture permette al cliente di essere operativo il più rapidamente possibile. In poche parole, fin dal principio della tecnologia del MBE, Vacuum Barrier Corporation è stato progettista e sviluppatore dei sistemi di tubazioni a circuito chiuso di LN2. Continuiamo a mettere a punto nuovi metodi per soddisfare richieste sempre crescenti. La nostra reputazione come leader dell'industria è data dell'esperienza e dalla perizia guadagnate negli anni lavoro a contatto con i clienti ed i fornitori di dispositivi.

 

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