چگونه از بخاری های PTFE در گرم کردن محلول تمیز کننده کاست های ویفر نیمه هادی استفاده می شود؟

کاست های پلاستیکی که ویفرهای سیلیکونی شکننده را از مرحله فرآیند به مرحله فرآیند منتقل می کنند باید بکر باشند. هر گونه آلودگی ذرات یا یون فلز روی یک کاست به تعداد زیادی ویفر زیر منتقل می شود و به مدارهای کوچک آسیب می رساند. این کاست ها در یک حمام شیمیایی قوی و گرم شسته می شوند که اغلب مخلوطی از اسید سولفوریک و پراکسید هیدروژن یا یک شوینده سوزاننده داغ است. بخاری غوطه‌وری که این محلول تمیزکننده قدرتمند را گرم می‌کند باید سنگری از خلوص باشد و یون‌های فلزی از خود خارج نمی‌کند و ذرات را نمی‌ریزد. PTFE ماده ای است که با این معیار نهایی مطابقت دارد.

تمیز کردن ویفر کاست: قهرمان گمنام تولید نیمه هادی
کاست های ویفر نیمه هادی (حامل ویفر یا FOUP{0}}غلاف یکپارچه با باز شدن جلو) معمولاً از پلی پروپیلن، پلی کربنات یا PEEK با خلوص بالا ساخته می شوند. این کاست‌ها باید بین قطعات تولید یا به دنبال اختلال در فرآیند، از هرگونه باقیمانده مقاوم در برابر نور، محصولات جانبی اچ یا آلودگی فلزی پاک شوند. حمام تمیز کننده بسیار تهاجمی طراحی شده است:

SPM (مخلوط سولفوریک-پراکسید): مخلوط H_2SO_4 غلیظ و H_2O_2 که به صورت گرم برای از بین بردن بقایای آلی استفاده می شود. این یک عامل اکسید کننده بسیار قوی و بسیار خورنده است.

محلول های سوزاننده داغ: هیدروکسید سدیم یا پتاسیم در دمای بالا (70-90 درجه) برای حذف ذرات.

پاک کننده های اسیدی: مخلوطی از اسید نیتریک یا اسید کلریدریک برای از بین بردن یون های فلزی.

آنها اکثر فلزات را هدف قرار می دهند. یک بخاری غوطه ور فلز استاندارد (فولاد ضد زنگ، تیتانیوم یا حتی تانتالیم) خراب می شود و یون های فلزی را در حمام آزاد می کند. این یون‌ها روی سطوح کاست جذب می‌شوند و در نهایت به ویفرها منتقل می‌شوند که منجر به نقص‌های دستگاه مانند خرابی اکسید دروازه یا پل فلزی می‌شود. یک قسمت در میلیارد آهن یا نیکل به یک دسته کامل ویفر آسیب می رساند.

بخاری‌های PTFE چگونه آلودگی ایجاد می‌کنند-گرمایش رایگان برای پاک‌کننده‌های سخت
بی اثری شیمیایی و مقاومت در برابر ریزش ذرات پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) آن را به یک انتخاب عالی برای برنامه تمیز کردن کاست ویفر هیتر PTFE تبدیل کرده است. بخاری غوطه‌وری PTFE یک عنصر بخاری مقاومتی است که کاملاً در یک غلاف PTFE بدون درز و خلوص بالا محصور شده است. غلاف به سادگی در حمام تمیز کننده خشن قرار می گیرد.

مقاومت شیمیایی در برابر محلول های کاستیک و اکسید کننده
PTFE تقریباً با تمام مواد شیمیایی مورد استفاده در تمیز کردن نیمه هادی ها سازگار است، از جمله:

- مخلوط SPM و اسید سولفوریک غلیظ (H2SO4)

پراکسید هیدروژن (H2O2) در دماهای بالا

هیدروکسید سدیم و پتاسیم (NaOH، KOH) تا 100 درجه

اسیدهای هیدروکلریک، نیتریک، هیدروفلوئوریک

فلزات دارای یک پوشش اکسید غیرفعال هستند که می توان آن را با مواد شیمیایی اکسید کننده حذف کرد، در حالی که PTFE اینطور نیست. گونه های فلزی را خورده نمی کند، حفره نمی کند یا از بین نمی برد. پوشش PTFE هیچ یون فلزی را به مایع تمیز کننده نمی ریزد. این کار حمام را تمیز نگه می دارد و کاست ها را از آلودگی فلزی دور نگه می دارد.

سطح آزاد غیر چسبنده و ذرات{{1}
سطح PTFE بسیار صاف، غیر{0}}متخلخل و دارای ضریب اصطکاک بسیار پایین است. ذرات (مثلاً ورقه ها، خرده ها) را در حمام رسوب نمی کند. PTFE به هیچ پلیمری یا آلاینده ای که ممکن است به بخاری فلزی متصل شود نمی چسبد. غلاف PTFE خود تمیز{6} است، به طوری که بخاری با گذشت زمان به منبع ثانویه آلودگی ذرات تبدیل نمی شود.

گرمای یکنواخت و قابل اطمینان برای فرآیندهای تمیز کردن ثابت
حمام تمیز کردن معمولاً بسته به ترکیب شیمیایی در دمای 60 تا 100 درجه نگهداری می شود. بخاری PTFE گرمای یکنواخت و ثابت را بدون نقطه داغ ارائه می دهد. طرح‌های با چگالی وات کم (معمولاً 3 تا 5 وات بر سانتی‌متر مربع) از تخریب حرارتی مواد شیمیایی تمیزکننده و تولید تکه‌های داغ که می‌توانند ذرات ایجاد کنند، جلوگیری می‌کند. دمای بخاری توسط یک کنترل کننده PID خارجی تنظیم می شود، بنابراین شرایط حمام قابل پیش بینی را برای هر چرخه تمیز کردن فراهم می کند که برای اعتبار سنجی فرآیند در تولید نیمه هادی ضروری است.

بخاری PTFE یک جزیره گرمایی بدون ذرات و بی صدا از نظر شیمیایی است که فقط گرمای دقیق مورد نیاز برای از بین بردن هر ناخالصی از حامل پلاستیکی ویفر را اضافه می کند.

طراحی Cleanroom-هیترهای سازگار
کل مجموعه بخاری PTFE باید برای استفاده در محیط تمیز (معمولا کلاس 5 تا کلاس 7 ISO) برای نیمه هادی ها طراحی شود. جعبه های اتصال آب بندی نشده، فلنج های رنگ شده، اتصالات پلاستیکی سطح ناهموار و سایر اجزای استاندارد بخاری صنعتی مجاز نیستند. جنبه های طراحی زیر ضروری است:

ساختار بدون شکاف: غلاف PTFE به فلنج جوش داده شده یا قالب‌گیری می‌شود تا شکاف‌هایی که در آن مواد شیمیایی یا ذرات ایجاد می‌شوند از بین بروند.

فلنج فولادی ضد زنگ برقی شده فلنج نصب شده (معمولاً فولاد ضد زنگ 316 لیتری) برای صافی سطح Ra کمتر یا مساوی 0.4 میکرومتر برای کاهش چسبندگی ذرات و بهبود قابلیت تمیز کردن، با الکتروپولکاری شده است.

جعبه اتصال مهر و موم شده: جعبه اتصال الکتریکی دارای حداقل IP65 (گرد و غبار محکم، محافظت شده در برابر فواره های آب) است و بدون ایجاد ذرات تمیز می شود.

مواد با گاز خروجی کم: همه اجزای غیر PTFE (کابل‌ها، واشرها، ترکیبات گلدانی) مطابق با هنجارهای صنعت نیمه‌رسانا مانند SEMI F57 برای گازهای خروجی کم VOC (ترکیبات آلی فرار) انتخاب می‌شوند.

مونتاژ اتاق تمیز و دوبار-نکته: تمیزی
برای استفاده در کارخانه های نیمه هادی مدرن، بخاری PTFE در شرایط اتاق تمیز ساخته، بررسی و بسته بندی می شود. معمولاً پروتکل زیر مشخص می شود:

مونتاژ در اتاق تمیز: بخاری تحت یک هود جریان آرام ISO کلاس 5 (کلاس 100) یا پاک کننده تر مونتاژ می شود. همه افراد مجمع با لباس های اتاق تمیز (کت و شلوار خرگوش، دستکش، ماسک صورت) هستند.

آزمایش ذرات و یون های فلزی: بخاری را جمع کنید، بشویید یا پاک کنید، سپس آب شستشو را برای تعداد ذرات (به عنوان مثال بزرگتر یا مساوی 0.1 میکرومتر ذرات/cm2) و یون های فلزی قابل استخراج (ICP{4}}MS) تجزیه و تحلیل کنید. نتایج در گواهی پاکیزگی گزارش می شود.

کیسه-دوگانه: بخاری، پس از تمیز کردن و خشک شدن، در اولین کیسه داخلی تمیز (معمولاً ESD-پلی اتیلن ایمن) و سپس داخل کیسه دوم بیرونی قرار می گیرد. هر دو کیسه حرارتی- مهر و موم شده و با شماره سریال بخاری، گواهی تمیزی و مهر تاریخ اتاق تمیز مشخص می‌شوند.

بسته بندی بیرونی بخاری دو کیسه ای است و در یک ظرف حمل با روکش فوم بسته بندی می شود تا در هنگام تحویل در برابر آسیب های مکانیکی محافظت شود.

مشتری بخاری را در کیسه های دوقلوی مهر و موم شده خود می گیرد و سپس آن را بلافاصله از طریق گذرگاه یا قسمت روپوش به اتاق تمیز منتقل می کند. کیسه بیرونی در ورودی اتاق تمیز برداشته می شود و کیسه داخلی فقط در محل نصب باز می شود. این رویکرد تضمین می کند که بخاری محیط حساس فاب را آلوده نمی کند.

دقت فنی: سازگاری SPM و پراکسیدهای حرارتی
SPM (اسید سولفوریک + پراکسید هیدروژن) یکی از خشن ترین محلول های پاک کننده مورد استفاده در تولید نیمه هادی است. این یک اکسید کننده بسیار قوی است و می تواند به بسیاری از پلیمرها حمله کند. PTFE یکی از معدود موادی است که در برابر SPM در دمای بالا (تا 100 درجه) مقاومت می کند. اما با این وجود، چندین اقدام احتیاطی باید اعمال شود:

بدون قرار گرفتن در معرض فلز: هر فلز در معرض (مثلاً در انتهای فلنج یا عنصر گرمایش) به سرعت توسط SPM خورده می شود. غلاف PTFE باید به طور کامل المنت گرمایش را محصور کند و فلنج باید بالاتر از سطح مایع باشد یا توسط یک پوشش PTFE محافظت شود.

چگالی وات کم هیترهای با چگالی وات بالا ممکن است باعث گرم شدن موضعی غلاف PTFE و خراب شدن آن در حضور پراکسیدها شوند. سرویس SPM تایید شده با حداکثر چگالی وات غلاف 5 W/cm2 است.

محدودیت‌های دما: سرویس مداوم PTFE فقط تا حدود. 120 درجه امکان‌پذیر است. برای تمیز کردن SPM، حمام معمولاً در دمای 80 تا 100 درجه نگهداری می شود که به طور ایمن در محدوده ایمن است.

همچنین در برابر محلول های سوزاننده داغ (NaOH در دمای 80-90 درجه) مقاوم است. اما فلنج نصب (اگر فولاد ضد زنگ با الکترو پولیش شود) باید در برابر پاشش گاز سوز یا دود محافظت شود. در غیر این صورت، باید از یک فلنج با روکش PTFE یا طرح PTFE کاملا خیس شده استفاده شود.

مزایا نسبت به فن آوری های گرمایشی رقیب
سازگاری با پاک کننده های تهاجمی نوع بخاری رهاسازی ذرات/یون های فلزی Cleanroom سازگار
PTFE محصور شده بسیار خوب (SPM، مواد سوزاننده، مقاوم در برابر اسیدها) هیچ (0 یون فلز، ذرات کم) بالا (دو کیسه، اتاق تمیز مونتاژ شده)
کوارتز برای اسیدها خوب است، برای مواد سوزاننده مضر است (اچ کردن) ذرات احتمالی سیلیس متوسط ​​(لطیف، با احتیاط رفتار کنید)
تیتانیوم بد برای SPM و HF (خورده می شود) یون های تیتانیوم را کم آزاد می کند
فولاد ضد زنگ نه برای همه پاک کننده های خشن. آهن، کروم، نیکل کم آزاد می کند
بخاری های کوارتز گاهی اوقات در نیمکت های مرطوب نیمه هادی استفاده می شوند، اما می توانند توسط محلول های سوزاننده داغ و ذرات سیلیس ریخته شوند. آنها همچنین ظریف هستند و باید اغلب تعویض شوند. بخاری های PTFE عمر طولانی تری دارند، یون های فلزی ساطع نمی کنند و در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی پاک کننده مقاوم تر هستند.

نتیجه گیری: منبع حرارت نهایی برای تمیز کردن بحرانی
بخاری غوطه‌وری PTFE منبع گرمایی ایده‌آل، غیر آلوده و مقاوم در برابر مواد شیمیایی برای تمیز کردن حیاتی کاست‌های ویفر نیمه‌رسانا است و مستقیماً به تولید پیشرفته‌ترین تراشه‌های جهان کمک می‌کند. در برابر SPM داغ، شوینده های سوزاننده و پاک کننده های اسیدی مقاومت می کند. غلاف PTFE یون های فلزی یا ذرات ریزش نمی دهد. سطح بسیار صاف و نچسب-بقایای باقیمانده را از بین می برد و اتاق تمیز-مونتاژ شده و حمل و نقل دو کیسه-به این معنی است که خود بخاری آلودگی ایجاد نمی کند. این روش تمیز کردن تأیید شده را می توان با نتایج ثابت به دلیل گرمای پایدار و خالص تکرار کرد.

خلوص یک ریزتراشه با تمیزی جعبه پلاستیکی که آن را حمل می کند شروع می شود. این تمیزی به نوبه خود به بخاری بستگی دارد که هیچ چیزی به حمام نظافت اضافه نمی کند، مگر گرما-یک بخاری PTFE، مشخص شده، ساخته شده و به عنوان قلعه ای با درجه خلوص نیمه هادی- ارائه می شود.