SPM valo-rūkantis, labai oksiduojantis koncentruotos sieros rūgšties ir vandenilio peroksido mišinys-, naudojamas organinėms likučiams pašalinti iš silicio plokštelių prieš svarbius puslaidininkių gamybos etapus. Tirpalas kaitinamas iki maždaug 120-150 laipsnių – temperatūros diapazonas, kuris iš karto pašalina standartinį PTFE kaip gyvybingą apvalkalo medžiagą. Šio proceso panardinamasis šildytuvas turi būti pagamintas iš labiau temperatūrai atsparaus fluoropolimero: PFA.
Puslaidininkiniuose šlapiuose stenduose šildymo sistema turi atlaikyti vieną iš atšiauriausių pramoninio apdorojimo cheminių aplinkų, kartu išlaikant itin{0}}aukštą grynumą. Gautas dizainas paprastai patenka į platesnę a kategorijąPTFE šildytuvas sieros rūgšties SPM puslaidininkistaikymas, nors tikroji apvalkalo medžiaga yra ypač didelio{0}}grynumo PFA, o ne įprastas PTFE.
SPM valymo proceso supratimas
SPM arba sieros{0}}peroksido mišinys plačiai naudojamas puslaidininkių gamyboje, siekiant pašalinti fotorezisto likučius, organinį užterštumą ir anglies junginių pėdsakus nuo plokštelių paviršių.
Tirpalas paprastai ruošiamas nuo 3:1 iki 4:1 sieros rūgšties ir vandenilio peroksido tūrio santykiu. Į koncentruotą sieros rūgštį įpylus vandenilio peroksido, susidaro itin reaktyvus oksiduojantis tirpalas. Maišymo metu susidaro didelė egzoterminė šiluma, o vonios temperatūra gali greitai pakilti net prieš taikant išorinį šildymą.
Didėjant sieros rūgšties koncentracijai, pakyla ir tirpalo virimo temperatūra. Darbinė temperatūra paprastai stabilizuojasi tarp 120 laipsnių ir 150 laipsnių, priklausomai nuo proceso chemijos ir užterštumo apkrovos.
Esant tokioms temperatūroms, cheminis atsparumas ir terminis stabilumas tampa kritiniais šildytuvo konstrukcijos reikalavimais.
Kodėl standartinis PTFE netinka SPM?
Tradiciniai PTFE panardinami šildytuvai yra labai veiksmingi daugelyje rūgštinių ir korozinių procesų. Tačiau standartinės PTFE medžiagos paprastai veikia žemiau nei SPM valymo vonios keliami šiluminiai reikalavimai.
PFA arba perfluoralkoksialkanas suteikia keletą privalumų šiam pritaikymui:
Nuolatinė darbo temperatūra artėja prie 260 laipsnių
Puikus atsparumas sieros rūgšties ir peroksido oksidacijai
Aukšto{0}}grynumo konstrukcija, tinkama puslaidininkių apdorojimui
Mažas ekstrahuojamas kiekis ir minimalus joninis užterštumas
Lankstumas pritaikytoms panardinamųjų šildytuvų geometrijoms
Nors daugelis procesų inžinierių šias sistemas atsainiai vadina PTFE šildytuvais, pats apvalkalas yra specialiai pagamintas iš puslaidininkio{0}}klasės PFA.
PFA panardinamojo šildytuvo vaidmuo
SPM vonioje šildytuvas yra chemiškai inertiškas karštas pirštas, panardintas į agresyviai oksiduojantį skystį, kuris greitai sunaikintų įprastas metalines šildymo sistemas.
PFA apvalkalas izoliuoja vidinį kaitinimo elementą nuo tiesioginio sieros -peroksido mišinio poveikio ir neleidžia metaliniam užterštumui patekti į proceso chemiją. Ši užteršimo kontrolė yra labai svarbi, nes net nedideli metalų jonai gali trikdyti plokštelės veikimą ir įrenginio našumą.
Paprastai SPM aplinkoje priimtinos tik dvi šildytuvų technologijos:
Aukšto{0}}grynumo PFA-panardinami šildytuvai su apvalkalu
Kvarciniai{0}}kaitinimo elementai
Tarp šių variantų PFA šildytuvai yra plačiai naudojami, nes juose derinamas cheminis atsparumas, šiluminis patvarumas ir gamybos lankstumas.
Konservatyvus vatų tankis yra būtinas
SPM sprendimai veikia labai arti efektyvaus virimo diapazono. Dėl šios priežasties šildytuvo vatų tankis turi išlikti sąmoningai konservatyvus.
Per didelė paviršiaus temperatūra gali sukelti vietinį perkaitimą apvalkalo sąsajoje. Labai koncentruotuose sieros -peroksido mišiniuose vietinis perkaitimas gali sukelti stiprų smūgiavimą, staigų garų išsiskyrimą arba nestabilų virimą.
Dėl šios priežasties puslaidininkiniai{0}}panardinamieji šildytuvai yra sukurti su:
Mažas paviršiaus vatų tankis
Vienodas šilumos paskirstymas
Valdoma panardinimo geometrija
Tikslus temperatūros reguliavimas
Nuolatinis skysčių padengimas
Tikslas – ne agresyvus šilumos perdavimas, o stabili ir nuspėjama šilumos palaikymas.
Šildytuvo projektavimo aspektai puslaidininkiniuose šlapiuose suoluose
SPM panardinamieji šildytuvai paprastai yra sukurti tam tikroms rezervuarų geometrijoms ir panardinimo gyliui. Virš skysčio linijos esantis apvalkalas gali sukelti šiluminės įtampos koncentraciją, kuri sutrumpina šildytuvo tarnavimo laiką arba sugadins fluorpolimero paviršių.
Kai kurie projektavimo aspektai yra ypač svarbūs puslaidininkių taikymams.
Kontroliuojamas panardinimo gylis
Veikimo metu šildytuvas turi likti visiškai panardintas. Dalinis poveikis gali sukelti per didelę apvalkalo temperatūrą ir pagreitinti medžiagos nuovargį.
Aukšto{0}}grynumo konstrukcija
Puslaidininkių apdorojimui reikalingas itin mažas užterštumo lygis. Todėl šildytuvų sąrankose naudojami didelio -grynumo fluoropolimerai, švarios patalpos-suderinama gamybos praktika ir minimalus metalo poveikis.
Šiluminės plėtimosi valdymas
Pakartotinis terminis ciklas tarp aplinkos ir darbinės temperatūros gali sukelti mechaninį įtempimą fluoropolimero apvalkale. Tinkamas atstumas tarp atramų ir lanksčios tvirtinimo priemonės padeda sumažinti nuovargio kaupimąsi.
Periodinė apžiūra
Norint nustatyti ankstyvus įtrūkimų, spalvos pasikeitimo ar paviršiaus deformacijos požymius, būtina atlikti įprastinę apžiūrą. Prevenciniai keitimo grafikai dažniausiai įgyvendinami pažangiuose plokštelių gamybos įrenginiuose, kad būtų išvengta neplanuotų proceso pertrūkių.
Saugos pastaba
Ypatingas SPM chemijos pavojus
SPM tirpalai yra vienas pavojingiausių cheminių mišinių, naudojamų puslaidininkių gamyboje.
Sieros rūgšties ir vandenilio peroksido derinys yra labai egzoterminis, stipriai oksiduojantis ir gali sukelti stiprius cheminius nudegimus ir smarkias reakcijas. Bet koks atsitiktinis vandens užteršimas gali sukelti greitą garų susidarymą ir sprogstamą karštos rūgšties išsiveržimą.
Dėl šios priežasties:
Prieš įkraunant cheminę medžiagą bakai turi likti sausi
Cheminių medžiagų pridėjimo procedūros turi atitikti griežtus sekos nustatymo protokolus
Šildytuvo panardinimo lygis turi būti nuolat palaikomas
Temperatūros valdymas ir apsaugos nuo per{0}}perkaitimo sistemos yra privalomos
Su tirpalu turi liestis tik suderinamos medžiagos, pvz., didelio{0}}grynumo PFA arba kvarcas
Eksploatavimo procedūras paprastai reglamentuoja griežti puslaidininkių įrenginių saugos standartai ir automatizuotos cheminių medžiagų tvarkymo sistemos.
Kodėl PFA tapo pramonės standartu
Puslaidininkių pramonė reikalauja ir cheminės agresijos, ir atominės{0}}švaros. SPM valymas pašalina užsispyrusią organinę taršą, kuri kitu atveju trukdytų fotolitografijos, nusodinimo ir ėsdinimo procesams nanometrų skalėje.
PFA{0}}apvalkali panardinami šildytuvai vienu metu tenkina kelis svarbiausius proceso reikalavimus:
Atsparumas koncentruotai sieros rūgščiai
Stabilumas peroksido{0}}daug oksiduojančiomis sąlygomis
Aukštos{0}}temperatūros galimybė
Minimalus dalelių susidarymas
Itin maža metalo užteršimo rizika-
Dėl šio derinio PFA panardinamieji šildytuvai tapo pagrindine šiuolaikinės puslaidininkių šlapio apdorojimo įrangos technologija.
Išvada
ThePTFE šildytuvas sieros rūgšties SPM puslaidininkisTaikymas yra viena iš sudėtingiausių cheminio šildymo technologijų aplinkų. Praktiškai šildytuvo apvalkalas yra pagamintas iš didelio -grynumo PFA – fluorpolimero, galinčio atlaikyti ekstremalias oksidacijos sąlygas ir aukštesnę temperatūrą, susijusią su sieros -peroksido valymo voniomis.
Kruopščiai kontroliuojamas vatų tankis, stabilios panardinimo sąlygos ir griežtas užterštumo valdymas leidžia šiems šildytuvams saugiai veikti SPM sistemose, naudojamose pažangiam plokštelių valymui. Reguliarus įtrūkimų ir terminio nuovargio patikrinimas dar labiau padidina ilgalaikį proceso patikimumą.
Puslaidininkių gamyboje PFA{0}}apvalkalas panardinamasis šildytuvas tapo pramonės standartu, leidžiančiu naudoti agresyvią valymo chemiją, reikalingą prieš formuojant nanoskopines įrenginio struktūras. Daugeliu atžvilgių aukščiausio grynumo silicis galiausiai paruošiamas naudojant aukščiausio grynumo šildymo technologiją.
