Kuinka PTFE-lämmittimiä käytetään puolijohdekiekkokasettien puhdistusliuoksen lämmittämiseen?

Muovikasettien, jotka kuljettavat särkyviä piikiekkoja prosessivaiheesta toiseen, on oltava koskemattomia. Kaikki kasetin hiukkaset tai metalli-ionikontaminaatiot siirtyvät seuraavaan kiekkoerään, mikä vahingoittaa pieniä piirejä. Nämä kasetit pestään vahvassa, lämmitetyssä kemiallisessa kylvyssä, usein rikkihapon ja vetyperoksidin seoksessa tai kuumassa emäksisessä pesuaineessa. Uppolämmittimen, joka lämmittää tätä tehokasta puhdistusliuosta, on oltava puhtauden linnake, joka ei luovuta metalli-ioneja eikä vuoda hiukkasia. PTFE on aine, joka täyttää nämä lopulliset kriteerit.

Kiekkokasettien puhdistus: Puolijohdevalmistuksen tuntematon sankari
Puolijohdekiekkokasetit (kiekkotelineet tai FOUP-Front Opening Unified Pods) on yleensä valmistettu erittäin puhtaasta polypropeenista, polykarbonaatista tai PEEK:stä. "Tuotantoerien välillä tai prosessin häiriintymisen jälkeen nämä kasetit on puhdistettava kaikista fotoresistijäämistä, syövytyksen sivutuotteista tai metallikontaminaatiosta." Puhdistuskylpy on suunniteltu erittäin aggressiiviseksi:

SPM (rikki{0}}peroksidiseos): Väkevän H_2SO_4:n ja H_2O_2:n seos, jota käytetään kuumana orgaanisten jäämien poistamiseen. Se on erittäin voimakas hapettava aine ja erittäin syövyttävä.

Kuumat emäksiset liuokset: Natrium- tai kaliumhydroksidi korkeissa lämpötiloissa (70-90 astetta) hiukkasten poistamiseksi.

Happamat puhdistusaineet: Typpihapon tai suolahapon seokset metalli-ionien poistamiseen.

Ne kohdistuvat useimpiin metalleihin. Tavallinen metalli uppolämmitin (ruostumaton teräs, titaani tai jopa tantaali) heikkenisi ja vapauttaisi metalli-ioneja kylpyyn. Nämä ionit adsorboituisivat kasetin pinnoille ja siirtyisivät lopulta kiekoille, mikä johtaisi laitevioihin, kuten hilaoksidin hajoamiseen tai metallisilloittumiseen. Yksi miljardisosa rautaa tai nikkeliä vahingoittaa koko kiekkoerää.

Kuinka PTFE-lämmittimet saastuttavat
Polytetrafluorietyleenin (PTFE) kemiallinen inertisyys ja hiukkasten irtoamiskestävyys tekevät siitä täydellisen valinnan PTFE-lämmitinkiekkojen kasettien puhdistussovellukseen. PTFE-upotuslämmitin on resistiivinen lämmityselementti, joka on täysin suljettu saumattomaan, erittäin puhtaaseen PTFE-vaippaan. Suojus työnnetään yksinkertaisesti kovaan puhdistuskylpyyn.

Kemiallinen kestävyys syövyttäville ja hapettaville liuoksille
PTFE on yhteensopiva lähes kaikkien puolijohteiden puhdistuksessa käytettyjen kemikaalien kanssa, mukaan lukien:

-- SPM:n ja väkevän rikkihapon (H2SO4) seokset

Vetyperoksidi (H2O2) korkeissa lämpötiloissa

Natrium- ja kaliumhydroksidi (NaOH, KOH) 100 asteeseen asti

Kloorivety, typpi, fluorivetyhapot

Metalleilla on passivoitunut oksidipinnoite, joka voidaan poistaa hapettavilla kemikaaleilla, kun taas PTFE:llä ei. Se ei syöpy, kuoppia tai huuhtoudu ulos metalliosista. PTFE-pinnoite ei liuota metalli-ioneja puhdistusnesteeseen. Tämä pitää kylvyn puhtaana ja pitää kasetit puhtaina metallista.

Tarttumaton ja hiukkasista-vapaa pinta
PTFE-pinta on erittäin sileä, ei{0}}huokoinen ja sen kitkakerroin on erittäin alhainen. Se ei kerro hiukkasia (esim. hiutaleita, sirpaleita) kylpyyn. PTFE ei tartu polymeerijäämiin tai epäpuhtauksiin, jotka voivat olla kiinnittyneet metallilämmittimeen. PTFE-vaippa on itsestään-puhdistuva, joten lämmittimestä ei tule ajan myötä toissijaista hiukkaskontaminaation lähdettä.

Luotettavaa, tasaista lämpöä vakiintuneisiin puhdistusprosesseihin
Puhdistuskylpy pidetään yleensä 60-100 asteessa kemikaalisekoituksesta riippuen. PTFE-lämmitin tarjoaa tasaisen ja tasaisen lämmön ilman kuumia kohtia. Matala wattitiheys (yleensä 3–5 W/cm2) estää puhdistuskemikaalien lämpöhajoamisen ja kuumien tilojen muodostumisen, jotka voivat muodostaa hiukkasia. Lämmittimen lämpötilaa säätelee ulkoinen PID-säädin, mikä tarjoaa ennustettavat kylpyolosuhteet jokaiselle puhdistusjaksolle, mikä on puolijohteiden valmistuksen prosessin validoinnin välttämättömyys.

PTFE-lämmitin on kemiallisesti hiljainen, hiukkasvapaa lämpösaari, joka lisää vain tarkan lämmön, joka tarvitaan poistamaan kaikki epäpuhtaudet kiekon muovikelkasta.

Puhdastila{0}}yhteensopivien lämmittimien suunnittelu
Koko PTFE-lämmitinkokoonpano on suunniteltava käytettäväksi puhdastilaympäristössä (yleensä luokka 5 - luokka 7 ISO) puolijohteille. Tiivistämättömät liitäntäkotelot, maalatut laipat, karkeapintaiset muoviliittimet ja muut teollisuuden standardikomponentit eivät ole sallittuja. Seuraavat suunnittelunäkökohdat ovat välttämättömiä:

Rakoton rakenne: PTFE-vaippa on hitsattu tai valettu laippaan, jotta halkeamat, joihin kemikaaleja tai hiukkasia voivat kerääntyä, eliminoidaan.

Sähkökiillotettu ruostumattomasta teräksestä valmistettu laippa Kiinnityslaippa (yleensä 316L ruostumatonta terästä) sähkökiillotettu pinnan tasaiseksi Ra Vähäinen tai yhtä suuri kuin 0,4 μm hiukkasten kiinnittymisen vähentämiseksi ja puhdistettavuuden parantamiseksi.

Sinetöity liitäntärasia: Sähköliitäntäkotelo on vähintään IP65 (pöly-tiivis, suojattu vesisuihkuilta) ja se on tarkoitettu pyyhittäväksi puhtaaksi ilman, että siitä muodostuu hiukkasia.

Vähäkaasupäästöiset materiaalit: Kaikki ei--PTFE-komponentit (kaapelit, tiivisteet, tiivisteet) on valittu alhaisen VOC:n (haihtuvien orgaanisten yhdisteiden) poistoa varten puolijohdeteollisuuden normien, kuten SEMI F57, mukaisesti.

Puhdastilakokoonpano ja kaksinkertainen{0}}pussitus Huomautus: Puhtaus
Nykyaikaisissa puolijohdevalmisteissa käytettäväksi PTFE-lämmitin on rakennettu, tutkittu ja pakattu puhdastilaolosuhteissa. Yleensä määritetään seuraava protokolla:

Asennus puhdastilaan: Kiuas asennetaan ISO Class 5 (Class 100) tai puhtaamman laminaarivirtauskuvun alle. Kaikki kokoonpanohenkilöt ovat puhdastilaasuissa (pupupuvut, käsineet, kasvonaamarit).

Hiukkasten ja metalli-ionien testaus: Kokoa lämmitin, huuhtele tai pyyhi ja analysoi sitten huuhteluveden hiukkasten määrä (esim. suurempi tai yhtä suuri kuin 0,1 µm hiukkasia/cm2) ja erotettavissa olevat metalli-ionit (ICP-MS). Tulokset ilmoitetaan puhtaustodistuksessa.

Kaksinkertainen-pussi: Puhdistuksen ja kuivauksen jälkeen lämmitin asetetaan ensimmäiseen puhtaaseen sisäpussiin (yleensä ESD-turvallista polyeteeniä) ja sitten toiseen, ulompaan pussiin. Molemmat pussit on lämpösaumattu- ja niissä on lämmittimen sarjanumero, puhtaustodistus ja puhdastilan päivämääräleima.

Ulkopakkaus Lämmitin on pakattu kaksoispusseihin ja pakattu vaahtomuovivuoratuun kuljetussäiliöön, joka suojaa mekaanisilta vaurioilta toimituksen aikana.

Asiakas saa lämmittimen suljetuissa kaksoispusseissaan ja siirtää sen sitten välittömästi puhdastilaan läpiviennin tai pukualueen kautta. Ulompi pussi poistetaan puhdastilan sisäänkäynnistä ja sisäpussi avataan vasta asennuskohdassa. Tämä lähestymistapa varmistaa, että lämmitin ei saastuta herkkää ympäristöä.

Tekninen tarkkuus: SPM:n ja lämpöperoksidien yhteensopivuus
SPM (rikkihappo + vetyperoksidi) on yksi kovimmista puolijohteiden valmistuksessa käytetyistä puhdistusaineista. Se on erittäin voimakas hapetin ja voi hyökätä moniin polymeereihin. PTFE on yksi harvoista materiaaleista, jotka kestävät SPM:ää korotetussa lämpötilassa (jopa 100 astetta). Mutta silti on noudatettava useita varotoimia:

Ei altistumista metallille: SPM syöpyisi nopeasti kaikki paljastuneet metallit (esim. laipassa tai lämmityselementin päässä). PTFE-vaipan tulee sulkea kokonaan lämmityselementti ja laipan tulee olla nestepinnan yläpuolella tai suojattu PTFE-suojalla.

Pieni wattitiheys Suuren watin tiheys lämmittimet voivat aiheuttaa PTFE-vaipan paikallista ylikuumenemista ja heikkenemistä peroksidien läsnä ollessa. Hyväksytty SPM-palvelu on maksimivaipan wattitiheydellä 5 W/cm2.

Lämpötilarajat: PTFE:n jatkuva huolto on mahdollista vain noin . 120 asteeseen asti. SPM-puhdistuksessa kylpy pidetään yleensä 80-100 asteessa, mikä on turvallisesti turvallisella alueella.

Se kestää myös kuumia emäksisiä liuoksia (NaOH 80-90 asteessa). Mutta asennuslaippa (jos sähkökiillotettu ruostumaton teräs) on suojattava syövyttäviltä roiskeilta tai höyryiltä. Jos ei, tulee käyttää PTFE-päällystettyä laippaa tai täysin kostutettua PTFE-mallia.

Edut kilpaileviin lämmitystekniikoihin verrattuna
Yhteensopivuus aggressiivisten puhdistusaineiden kanssa Lämmitintyyppi Hiukkasten/metalli-ionien vapautuminen Puhdashuone yhteensopiva
PTFE-kapseloitu Erittäin hyvä (SPM, emäkset, happoja kestävä) Ei mitään (0 metalli-ionia, vähän hiukkasia) Korkea (kaksoispussit, puhdastila koottu)
Kvartsi Hyvä hapoille, huono emäksille (etsaus)Mahdollisia piidioksidihiukkasia Kohtalainen (herkkä, käsittele varovasti)
Titaani Haitallinen SPM:lle ja HF:lle (syövyttää) Vapauttaa titaani-ioneja Vähän
Ruostumaton teräs Ei kaikille koville puhdistusaineille Vapauttaa rautaa, kromia, nikkeliä Vähäinen
Kvartsilämmittimiä käytetään joskus puolijohdemärissä penkeissä, mutta ne voidaan syövyttää kuumien emäksisten liuosten ja irtoavien piidioksidihiukkasten avulla. Ne ovat myös herkkiä ja ne on vaihdettava usein. PTFE-lämmittimet kestävät pidempään, eivät lähetä metalli-ioneja ja kestävät paremmin kaikkia puhdistuskemikaaleja.

Johtopäätös: Täydellinen lämmönlähde kriittiseen puhdistukseen
PTFE-upotuslämmitin on ihanteellinen, ei--kontaminaatio, kemiallisesti kestävä lämmönlähde puolijohdekiekkasettien elintärkeään puhdistukseen ja myötävaikuttaa suoraan maailman edistyneimpien sirujen tuottoon. Se kestää kuumaa SPM:ää, syövyttäviä pesuaineita ja happamia puhdistusaineita. PTFE-vaippa ei vapauta metalli-ioneja tai irrota hiukkasia. Ultra-sileä tarttumaton pinta eliminoi jäännösten kertymisen-, ja puhdastila-koottu ja kaksinkertainen-pussikuljetus tarkoittaa, että lämmitin itsessään ei saastuta. Tämä todennettu puhdistustekniikka voidaan toistaa tasaisin tuloksin vakaan, puhtaan lämmön ansiosta.

Mikrosirun puhtaus alkaa sitä kuljettavan muovilaatikon puhtaudesta. Tämä puhtaus riippuu puolestaan ​​lämmittimestä, joka ei lisää mitään puhdistuskylpyyn lämpöä lukuun ottamatta-PTFE-lämmitin, joka on määritelty, rakennettu ja toimitettu puolijohdetason puhtauden linnoitukseksi.