Hvernig eru PTFE-hitarar notaðir við að forhita brennisteinssýru fyrir hálfleiðaraþvottahreinsun (SPM)?

SPM hreinn- mjög oxandi blanda af óblandaðri brennisteinssýru og vetnisperoxíði- er notuð til að vinna lífrænar leifar úr kísilskífum fyrir nauðsynlegar aðferðir við hálfleiðaraframleiðslu. Lausnin er hituð í um það bil 120-150 gráður, hitastig sem útilokar fljótt hefðbundið PTFE sem viðeigandi slíðurefni. Fyrir þessa aðferð verður dýfahitarinn að vera gerður úr hitaþolnari flúorfjölliðu, PFA.

Hitakerfið inni í hálfleiðurum blautum bekkjum þarf að standast eitt af alvarlegustu efnafræðilegu aðstæðum í iðnaðarferlum, en á sama tíma viðhalda ofur-háttum hreinleika. Hönnunin sem þannig er gerð er almennt innan stærri flokks PTFE hitara brennisteinssýru SPM hálfleiðara notkunar, en slíðurefnið sem valið er er sérstaklega há-hreinleika PFA frekar en staðlað PTFE.

Skilningur á SPM hreinsunarferli
SPM (Sulfuric-Peroxide Mixture) er almennt notað í hálfleiðaraiðnaðinum til að fjarlægja ljósþolsleifar, lífræna mengunarefni og snefilkolefnissambönd af yfirborði skífunnar.

Lausnin er venjulega gerð sem 3:1 til 4:1 hlutfall brennisteinssýru og vetnisperoxíðs miðað við rúmmál. Með því að bæta vetnisperoxíði við óblandaða brennisteinssýru myndast mjög hvarfgjarna oxandi lausn. Blöndun myndar töluverðan hita, útverma í eðli sínu og hiti baðsins getur hækkað hratt jafnvel áður en ytri varmi er bætt við.

Suðumark lausnarinnar hækkar með aukningu á styrk brennisteinssýru. Vinnuhitastig er venjulega á bilinu 120 gráður til 150 gráður, allt eftir efnafræði ferlisins og mengunarstigi.

Við þetta hitastig fela hönnunarkröfur hitara í sér efnaþol og hitastöðugleika.

Hvers vegna SPM er ekki hentugur fyrir staðlað PTFE
PTFE dýfahitarar hafa í gegnum tíðina verið nokkuð vel heppnaðir í mörgum sýru- og ætandi notkunum. Hins vegar er hitaþörf SPM hreinsibaðanna oft ekki upplifað af tiltækum venjulegum PTFE efnum.

PFA (perflúoralkoxýalkan) hefur ýmsa kosti fyrir þessa notkun:

Stöðug þjónusta við hitastig allt að 260 gráður

Góð viðnám gegn brennisteinssýru og peroxíðoxun

Smíði með mikilli hreinleika sem er samhæft við hálfleiðaravinnslu

Lítil jónamengun og lítið útvinnanlegt

Sérsniðnar rúmfræði dýfahitara er aðlögunarhæfar

Margir ferliverkfræðingar vísa tilviljunarkennt til þessara kerfa sem PTFE hitara, en slíðrið er sérstaklega framleitt úr hálfleiðara-flokki PFA.

Virkni PFA Immersion Heater
Í SPM baðinu er hitarinn efnafræðilega óvirkur heitur fingur í mjög oxandi vökva sem myndi eyðileggja hefðbundin málmhitakerfi á svipstundu.

PFA hulsan verndar innri hitarann ​​fyrir beinni snertingu við brennisteins-peroxíðblönduna og kemur í veg fyrir að málmmengun komist inn í efnafræði ferlisins. Þessi mengunarstjórnun er mikilvæg vegna þess að jafnvel snefilmálmjónir geta truflað frammistöðu obláta og afrakstur tækja.

Almennt séð eru aðeins tvær hitatæknir taldar viðeigandi fyrir SPM umhverfi:

Háhreinleiki dýfuhitarar með PFA húðun

Kvars slíðra hitaeiningar

PFA hitarar eru vinsælir meðal þessara valkosta vegna efnaþols, hitaþols og sveigjanleika í framleiðslu.

Wattþéttleiki verður að vera íhaldssamur
SPM lausnir eru keyrðar á mjög nálægt skilvirku suðumarki. Þar af leiðandi verður vatnsþéttleiki hitari að vera vísvitandi íhaldssamur.

Of hátt yfirborðshitastig getur valdið staðbundinni ofhitnun við slíðurskil. Með óblandaðri brennisteins-peroxíðblöndur geta högg verið harkaleg vegna staðbundinnar ofhitnunar, skyndilegrar gufulosunar eða óstöðugrar suðuhegðun.

Þannig eru dýfingarhitarar fyrir hálfleiðaraflokk þróaðir með:

Lágur yfirborðswattþéttleiki

Jöfn hitadreifing

Stýrð dýfingarrúmfræði

Nákvæm hitastýring

Stöðug vökvaþekju

Vandamálið er ekki hraður hitaflutningur, heldur stöðugt, áreiðanlegt hitauppstreymi.

Hönnunarsjónarmið fyrir blautbekkhitara fyrir hálfleiðara
SPM dýfingarhitarar eru oft hannaðir fyrir sérstakar geymir geyma og dýpt. Ef slíðrið er yfir vökvalínunni getur styrkur hitauppstreymis leitt til styttingar líftíma hitara eða skemmda á flúorfjölliðayfirborði.

Í hálfleiðaraforritum eru nokkur hönnunaratriði sem eru sérstaklega mikilvæg.

Dýpt dýptarstýringar
Hitarinn verður að vera alveg á kafi þegar hann er í notkun. Að hluta til getur það valdið háu hitastigi slíðunnar og auðveldað efnisþreytu.

High Purity Construction
Mengun í hálfleiðaraframleiðslu þarf að vera mjög lágt. Hitarasamstæður eru þar af leiðandi gerðar úr flúorfjölliðum af mikilli hreinleika, með því að nota hreina herbergissamhæfða framleiðslutækni og með lágmarks útsetningu fyrir málmi.

Stýring á hitaþenslu
Endurtekin hringrás milli umhverfis- og rekstrarhitastigs getur valdið vélrænni streitu í flúorfjölliðahúðinni. Rétt stuðningsbil og fjölhæfar uppsetningar takmarka þreytuuppbyggingu.

Reglubundnar skoðanir
Regluleg skoðun er nauðsynleg til að koma auga á snemma vísbendingar um sprungur álags, mislitun eða aflögun yfirborðs. Í nútíma oblátaframleiðslustöðvum er venjulega að skipuleggja fyrirbyggjandi skipti til að forðast ófyrirséðar truflanir á ferlinu.

Öryggisráð
SPM Extreme Hazard efnafræði
SPM lausnir eru meðal hættulegustu efnablöndur sem notaðar eru í hálfleiðaraframleiðslu.

Blandan af brennisteinssýru og vetnisperoxíði er mjög útverm, oxandi árásargjarn og getur valdið alvarlegum efnabruna og hröðum viðbrögðum. Öll óviljandi vatnsmengun gæti valdið hraðri gufumyndun og sprengifimu útkasti heitrar sýru.

Hér er ástæðan:

Tankar verða að vera þurrir áður en efnafræði er hlaðið

Aðferðir við að bæta við efnum verða að hafa þéttar raðgreiningarreglur

Dýfingarstig hitara verður að vera stöðugt

Nauðsynlegt er að stjórna hitastigi og of mikið hitavarnarkerfi

Lausnin ætti aðeins að komast í snertingu við viðeigandi efni eins og hárhreinleika PFA eða kvars.

Rekstrarstarfsemi er oft stjórnað af öryggiskröfum fyrir hálfleiðaraaðstöðu og sjálfvirk efnaafhendingarkerfi.

Hvers vegna PFA varð iðnaðarstaðall
Hálfleiðarafyrirtækið krefst bæði efnafræðilegrar árásargirni og atómhreinleika. SPM hreinsun er áhrifarík til að fjarlægja lífseigar lífrænar mengun sem annars gæti truflað ljóslitafræði, útfellingu og ætingarferla á nanóskala.

PFA-klæddir dýfingarhitarar uppfylla samtímis fjölmörgum mikilvægum ferlikröfum:

Þolir óblandaðri brennisteinssýru

Stöðugleiki við peroxíðríkar oxandi aðstæður

Hæfileiki fyrir háan hita

Lágmarks agnamyndun

Lítil hætta á málmmengun

Þessi samsetning gerir PFA dýfuhitara að grundvallartækni í nútíma hálfleiðara blautvinnslubúnaði.

Samantekt og ályktun
Brennisteinssýru SPM hálfleiðaraforritið fyrir PTFE hitara er eitt af krefjandi umhverfi sem finnast í efnahitunartækni. Í reynd er hitaslíðan úr há-hreinleika PFA, flúorfjölliðu sem þolir harkalegt oxandi umhverfi og háan hita í brennisteins-peroxíðhreinsibaði.

Þessir ofnar vinna örugglega inni í SPM kerfum sem notuð eru við háþróaða diskahreinsun vegna vandlega stjórnaðrar wattaþéttleika, stöðugra dýfingaraðstæðna og strangrar mengunarstjórnunar. Að auki eykur reglubundin athugun á sprungum álags og hitaþreytu enn frekar við -langtíma ferli áreiðanleika.

PFA-hlífðardýfingarhitari hefur komið fram sem iðnaðarstaðall til að veita þá miklu hreinsunarefnafræði sem krafist er áður en nanósópísk tæki myndast við hálfleiðaraframleiðslu. Upphitunartækni með hæsta hreinleika framleiðir loksins hæsta hreinleika sílikon á nokkrum sviðum.