Kuinka PTFE-vaihtimia käytetään puolijohdeplasmaetsaustyökalun kuuman, syövyttävän pakokaasun jäähdyttämiseen?

Puolijohteiden syövytyskammiossa villi plasma repii piitä hurjalla määrällä reaktiivisia halogeenikaasuja-fluoria, klooria, bromia. Tästä kammiosta tuleva poistovirta on kuumaa, emäksistä, hiukkas-kuormitettua virtaa, joka on jäähdytettävä ennen kuin se voidaan puhdistaa kunnolla. Tämä vakava etulinjan-jäähdytys saadaan aikaan lämmönvaihtimella, joka ei käsittele yksinkertaista, yksittäistä happoa, vaan joka kylpee kaoottisessa, sekaisessa-halogeenicocktailissa, joka kuluttaisi mitä tahansa metallia. Helvettiä palvelua. Kemiallisesti immuuni liuos on PTFE-vaihdin.

Plasma Etch Exhaust: kemiallisesti aggressiivinen virtaus
Reaktiivisia ioneja ja neutraaleja radikaaleja luodaan plasmaetsaustyökalussa käyttämällä syöttökaasuja, kuten CF4, CHF3, Cl2, BCl3 ja HBr puolijohdeplasmaetsaustyökalussa. Nämä lajit etsaavat piidioksidi-, piinitridi- tai metallikerroksia, joilla on vahva anisotropia. Prosessikammiosta tuleva poistovirta sisältää:

Reagoimattomat halogeenikaasut: kloori (Cl 2 ), bromi (Br 2 ), fluori (F 2 ) ja interhalogeeniyhdisteet.

Sivutuotehalogenideja ovat SiCl4, SiF4, BCl3, AlCl3 ja muut metallihalogenidit.

Kiinteät hiukkasmaiset sivutuotteet: ei--haihtuvat jäämät, mukaan lukien piioksidit, alumiinifluoridi ja valonkestävä tuhka.

Vetyhalogenidit: HCl, HBr, HF, jotka syntyvät kosteuden läsnä ollessa tai kammion puhdistustoimenpiteiden aikana.

Pakokaasun lämpötila on normaalisti 50 asteen ja hieman alle 100 asteen välillä riippuen prosessireseptistä ja mittauspaikasta. Virta on usein täynnä emäksisiä höyryjä ja sisältää tahmeita, polymeroituneita jäänteitä, jotka voivat tukkia perinteiset lämmönvaihtopinnat. Mikä tahansa metallilämmönvaihdin käy nopeasti läpi rakeiden välisen hyökkäyksen, pistesyöpymisen ja jännityskorroosiohalkeamisen tässä moni-halogeeniympäristössä.

Kemiallisesti immuuniratkaisu PTFE-vaihdin
PTFE-vaihtimen plasmaetch-pakokaasujäähdytysjärjestelmä on yleensä suunniteltu vaippa{0}}ja-putkilämmönvaihtimeksi, jossa kuuma, syövyttävä pakokaasu virtaa PTFE-putkien läpi ja jäähdytysvesi (laitoksen vesi tai jäähdytetty vesi) virtaa vaipan puolella. Tämä konfiguraatio sijoittaa kemiallisesti vaativan virran putkien sisään, missä PTFE-materiaali on täysin inertti kaikille halogeeneille, halogenoiduille sivutuotteille ja mineraalihapoille. Jäähdytysvesi (ei--syövyttävä) koskettaa PTFE-putkien ulkopintoja ja metallikuorta (joskus päällystetty PTFE:llä tai muulla fluoripolymeerillä lisäsuojan vuoksi).

PTFE-putkiniput tarjoavat useita keskeisiä etuja tässä palvelussa:

Universaali kemikaalinkestävyys: Fluori, kloori, bromi, halogenidit ja useimmat fluorihiilivetyyhdisteet eivät vaikuta PTFE:hen. Se ei syövyttä, kuoppaa tai huuhdo metalli-ioneja pakokaasuvirtaan.

Sileä, tarttumaton pinta: PTFE:n alhainen pintaenergia estää tahmeiden, polymeroituneiden jäännösten (esim. fluorihiilipolymeerit tai fotoresistisivutuotteet) tarttumista. Itse asiassa näillä jäännöksillä on taipumus hilseilyä eikä kerääntyä, ja siksi lämmönsiirron tehokkuus pysyy korkeana.

Joustava putkirakenne – PTFE-putket ovat jossain määrin joustavia. Putket ovat hieman joustavia tärinää, lämpökiertoa tai kaasun sykkimistä vastaan, mikä auttaa poistamaan kiinteitä hiukkasia, jotka muuten voisivat juuttua pinnalle. Vaihtimen pystysuora asento lisää edelleen painovoiman aiheuttamaa hiukkasten irtoamista.

Ei metalli-ionien kontaminaatiota: Kulumista kiihdyttävien tai vaarallista jätettä aiheuttavien metallihalogenidikerrostumien pääsy alavirran pesureihin ja tyhjiöpumppuihin estetään.

PTFE-jäähdytin on joustava, kemiallisesti inertti keuhko, joka hengittää kuumaa, myrkyllistä ja hankaavaa plasmaetsauksen hengitystä ja hengittää ulos kylmän, puhtaan virran, jota voidaan käsitellä turvallisesti alavirran pesujärjestelmällä.

Suunnitteluominaisuudet luotettavaa toimintaa varten
Hiukkasten irtoaminen pystyasennossa
Useimmat plasmaetsauspakokaasun jäähdyttämiseen tarkoitetut PTFE-vaihtimet ovat pystysuorat ja kuuma kaasu tulee sisään joko ylä- tai alapuolelta. Kuori-ja-putkirakenne on pystysuora, jolloin painovoima auttaa poistamaan kiinteitä hiukkasia. PTFE-putkien sisäpinnalle kertyneet hiukkaset pyrkivät putoamaan alas, erityisesti silloin, kun kaasuvirtaus on ajoittainen tai huoltojaksojen aikana, jolloin vaihdin huuhdellaan typellä. Vaakasuoraa rakennetta vältetään, koska hiukkaset voivat laskeutua putkien alimmalle kohdalle ja mahdollisesti estää kaasun kulkua ja siten heikentää jäähdytystehoa.

Kaasupuolen järjestely
Normaalisti syövyttävä pakokaasu johdetaan putken puolen läpi ja jäähdytysvesi vaippapuolen läpi. Tämä on valintamme:

Putken puolen puhdistus: PTFE-putket voidaan puhdistaa mekaanisesti (esim. huuhtelemalla) tai kemiallisesti (esim. laimean hapon säännöllisin väliajoin kierrättämällä) altistamatta vaippamateriaalia haitallisille aineille.

Paineenrajoitus: PTFE-putket eivät sisällä painetta samalla tavalla kuin metalliputket. Kuori (usein ruostumatonta terästä, vuorattu fluoripolymeerillä) kuitenkin pitää jäähdytysveden paineen, joka on normaalisti mieto (3–5 bar). Pakokaasu voi olla lähes ilmakehän paineessa tai lievässä alipaineessa (tyhjiö alavirtapumpusta).

Pieni jalanjälki
Puolijohdekankailla on tilaa rajoitetusti. Tätä tarkoitusta varten PTFE-vaihtimet on rakennettu korkealla putkitiheydellä (halkaisijaltaan pienet putket, tyypillisesti 4-10 mm sisähalkaisija) lämmönsiirtoalueen maksimoimiseksi pienimmällä tilavuudella. Joskus käytetään ripaisia ​​PTFE-putkia lisäämään kaasupuolen lämmönsiirtokerrointa, joka on luonnollisesti huono PTFE:n alhaisen lämmönjohtavuuden ja kaasufaasivirtauksen vuoksi.

Turvallisuushuomautus: Suojaus- ja vuototesti
Plasmaetsaustyökalun pakokaasu on erittäin vaarallista ja tyypillisesti pyroforista, kun tiettyjä metallihydridejä (esim. silaania) on läsnä kammion puhdistusprosesseissa. Kaikkien tässä palvelussa käytettyjen PTFE-vaihtimien on siksi täytettävä tiukat turvallisuusvaatimukset:

Toissijainen suojarakennus: Vaihtimen tulee sijaita tuuletetussa vuotojen suojahäkissä. Siinä epätodennäköisessä tapauksessa, että PTFE-putki rikkoutuu mekaanisen kulumisen tai ylikuumenemisen vuoksi, syövyttävä kaasu voi päästä jäähdytysvesikiertoon tai ympäristöön. Toissijainen kuori, kaksinkertainen-seinärakenne ja interstitiaalinen seuranta ovat erittäin suositeltavia. Vähemmän välttämättömissä asennuksissa vuodontunnistusanturi (esim. halogeenikaasuilmaisin) asennetaan lämmönvaihtimen ympärillä olevaan poistotuulettimeen.

Vuototestauksen tarkkuus: Vaihtimen tiiviys on testattava ennen asennusta ja määräajoin (esim. vuosittain tai tehtaan turvallisuuspolitiikan mukaisesti). Testi koostuu yleensä:

Paine putken puoli typellä testipaineeseen (eli . 1.1 x käyttöpaine).

Kuplien etsimiseen voidaan putkinippu upottaa (tai saippualiuosta voidaan käyttää) tai massaspektrometrin heliumvuototestiä voidaan käyttää korkean herkkyyden havaitsemiseen.

Asennuksen jälkeen testaa kuoren puoli samalla tavalla.

Materiaalin jäljitettävyys: Kaikki PTFE-osat (putket, putkilevyt, tiivisteet) ovat sertifioitua neitseellistä PTFE:tä, jossa ei ole täyteaineita tai uudelleenhiontaa. Mikä tahansa epäpuhtaus voi olla vian alkupiste, kun läsnä on reaktiivista halogeenia.

Käyttövalvonta: Jäähdytysveden pH tai johtavuus tarkistetaan usein. Jos pH äkillisesti laskee tai johtavuus nousee, se tarkoittaa, että PTFE-putken seinämä on rikottu ja hapan pakokaasu vuotaa jäähdytyspiiriin. Kun työkalu havaitaan, se lukitaan automaattisesti toiminnan lopettamiseksi ja pakoputken puhdistamiseksi.

Loppupään edut Tyhjiöpumppujen ja pesurien suojaaminen
PTFE-vaihdin on keskeinen, tukeva ja luotettava komponentti, joka suojaa alavirran tyhjiöpumppua ja ympäristöä. Lämmitetty pakokaasu, joka pääsee pesuriin, voi aiheuttaa: Jos jäähdytystä ei ole järjestetty

Lämpövauriot pesurin sisäosissa Monissa märkäpesureissa on polypropeeni- tai PVC-osia, jotka pehmenevät yli 60 asteessa.

Pienempi pesuteho: Halogeenikaasut liukenevat paremmin kylmään veteen. Pakokaasun jäähdyttäminen 30–40 asteeseen tehostaa HCl:n, Cl2:n ja HF:n poistotehoa.

Pumpun vika: Puolijohderakenteissa käytetyillä kuivatyhjiöpumpuilla (esim. ruuvipumput, kynsipumput) on tiukat sisävälykset. Pumpun sisällä oleva ympäristö on usein kuuma ja reaktiiviset kaasut voivat syövyttää ja muodostaa kerrostumia, jotka voivat myöhemmin tarttua tai saastuttaa pumppuöljyn.

PTFE-vaihdin jäähdyttää pakokaasun turvalliseen lämpötilaan (yleensä 50 astetta), jolloin alavirran pesuri ja tyhjiöpumppu voivat toimia suunnittelurajoitustensa puitteissa, minimoiden huollon ja estämällä odottamattomia seisokkeja.

Johtopäätökset: Kemiallisesti immuuni, välttämätön työhevonen
PTFE-lämmönvaihdin on välttämätön, kemiallisesti kestävä työhevonen plasmaetsauslaitteen ankaran, moni{0}}halogeenipoiston ohjaamiseen. Se on yksi kemiallisesti vaikeimmista virroista koko puolijohdevalmistuslaitoksessa. Se jäähdyttää kuumia, syövyttäviä kaasuja, jotka ovat täynnä kiinteitä hiukkasia ja tahmeita jäämiä, ja se kestää fluorin, kloorin, bromin ja niiden johdannaisten hyökkäykset. Pystysuuntainen rakenne, PTFE-putken rakenne ja tiukat vuodon{4}}testausprosessit takaavat luotettavan ja turvallisen toiminnan. Kemiallisesti inertit materiaalit suojaavat edistyneintä sirutuotantoa – generoivia prosessoreja, muistisiruja ja teholaitteita. PTFE-vaihdin ei ole vain komponentti, vaan tärkeä turvallisuus- ja ympäristönsuojelu, joka mahdollistaa plasmaetsauksen vaarantamatta kankaan puhtautta, turvallisuutta ja tuottavuutta.