چگونه از بخاری های PTFE در گرمایش آب فوق خالص برای تمیز کردن مگاسونیک ویفر نیمه هادی استفاده می شود؟

در یک{0}}تجهیزات تمیزکننده مگاسونیک ویفر، یک جت آب فوق خالص که توسط امواج صوتی فرکانس بالا تحریک می‌شود، سطح ویفر سیلیکونی را در سطح میکروسکوپی تمیز می‌کند. آخرین بخاری که این آب را دقیقاً قبل از برخورد با ویفر به دمای عمل بالا می برد، باید قلعه خلوص و مطلق باشد. در این مرحله، هرگونه آلودگی فلزی یا تخلیه ذرات می تواند کل دسته ای از ریزتراشه های پیچیده را بی ارزش کند.

چرا دما در تمیز کردن مگاسونیک اهمیت دارد؟
تمیز کردن مگاسونیک (معمولاً 0.8 تا 2 مگاهرتز) باعث ایجاد حفره و جریان صوتی برای حذف ذرات زیر{2}} میکرومتری از سطوح ویفر می‌شود. راندمان تمیز کردن بسیار وابسته به دما است و آب فوق خالص سیال فرآیند معمولاً بین 25 تا 60 درجه نگهداری می شود. کنترل دمای دقیق، کارایی حذف ذرات را بدون به خطر انداختن ساختارهای ظریف دستگاه افزایش می دهد.

آب مورد استفاده در این روش فوق خالص است، با مقاومت 18 مگا اهم-سانتی متر (MΩ- سانتی متر) و یکی از خالص ترین سیالات صنعتی است که تا کنون ایجاد شده است. سطوح کوچک آلودگی یونی باعث کاهش مقاومت می شود که نشان دهنده شکست زنجیره تصفیه است.

چرا بخاری PTFE مهم است؟
در عمل، آب فوق خالص توسط یک بخاری غوطه وری کوچک که به طور کامل از PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​یا PFA (پرفلورآلکوکسی) ساخته شده است، گرم می شود. آخرین مانع خلوص قبل از تماس آب با سطح سیلیکون بخاری است. PTFE دارای تعدادی ویژگی ذاتی است که آن را به طور ایده آل برای این نقش مناسب می کند:

شسته شدن یون فلزی صفر - بخاری PTFE هیچ بخش فلزی در تماس با جریان سیال ندارد (برخلاف بخاری‌های فلزی{1}}حتی آنهایی که از فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم استفاده می‌کنند). یون های فلزی مانند آهن، مس، سدیم یا کلسیم به سرعت مقاومت آب را کاهش می دهند و مهمتر از آن، روی سطح ویفر رسوب می کنند. چنین رسوباتی باعث ایجاد "نقایص کشنده" می شود که منجر به اتصال کوتاه، کاهش یکپارچگی اکسید گیت یا خرابی فاجعه بار تراشه می شود. بخاری PTFE یون‌ها را ساطع نمی‌کند و از این رو، خلوص آب فوق‌العاده در حد تشخیص-در-تریلیون‌ها حفظ می‌شود.

تشکیل ذرات بسیار-صاف، بدون-سطح متخلخل- نیز یک نگرانی عمده است. یک سطح گرمایش ناهموار یا متخلخل ممکن است حباب های کوچک را به دام بیندازد یا ذرات را به جریان جریان بریزد. ضریب اصطکاک پایین ذاتی PTFE و ویژگی‌های نچسب- یک سطح خیس بسیار صاف و غیر متخلخل ایجاد می‌کند. این کار از چسبیدن و سپس کنده شدن ذرات جلوگیری می کند و چگالی نقص تقریباً صفر مورد نیاز برای ساخت نیمه هادی گره زیر 10 نانومتری را حفظ می کند.

عایق الکتریکی - مبدل مگاسونیک میدان‌های صوتی با شدت بالایی تولید می‌کند که باید از نظر الکتریکی از سیال جدا شوند. PTFE استحکام دی الکتریک بالایی را فراهم می کند و هرگونه جریان نشتی یا تداخل الکتریکی بین بخاری و سیستم مبدل حساس را متوقف می کند. این از تداخل انتقال انرژی صوتی جلوگیری می کند و عملکرد تمیز کردن مداوم را تضمین می کند.

ادغام در ابزار تمیز کردن ویفر تک
کانال جریان خیس شده از بخاری به نازل باید از فلوئوروپلیمر با خلوص بالا (PTFE، PFA یا PVDF) تشکیل شده باشد. هر قطعه فلزی - شیر، اتصالات یا لوله - همان آلودگی را که بخاری برای جلوگیری از آن در نظر گرفته شده بود، دوباره وارد می کند. بخاری PTFE اغلب به عنوان یک واحد خطی کوچک عرضه می شود، اغلب با سنسور دمای یکپارچه و حلقه کنترل حالت جامد، پاسخ سریع و پایداری دما دقیق را ارائه می دهد.

نکته فرآیند: نصب غیرفعال و فلاشینگ پست{0}}
پس از نصب، هر بخاری PTFE جدید یا قطعات فلوروپلیمر مربوطه باید تحت عملیات تمیز کردن و غیرفعال کردن کامل قرار گیرد. اگرچه PTFE در مفهوم فلزی از نظر شیمیایی غیرفعال نمی شود، سیستم باید با مقادیر زیادی آب فوق خالص، اغلب به مدت 24 تا 48 ساعت، شسته شود تا هرگونه گرد و غبار باقیمانده تولید، عوامل آزاد کننده کپک- یا ردیابی اجزای آلی از سطح پلیمر پاک شود. استخراج الیگومرهای مولکولی کم--فلوروپلیمرها با چرخش مجدد در یک حلقه گرم تسریع می‌شود. این ابزار تا زمانی که مقاومت به 18 MΩ·cm برگردد و تعداد ذرات کمتر از حد مشخصات باشد، برای تولید پاک نمی‌شود.

نتیجه گیری: فعال کننده نامرئی و آرام تولید تراشه پیشرفته
میلیاردها تراشه ترانزیستوری دنیای کنونی را نمی‌توان بدون یک خطای ذره مرگبار ساخت، اگر شریک حرارتی بی‌صدا، غیرقابل شناسایی و کاملاً خالص به نام بخاری PTFE نبود. این جزء همچنین منبع قابل اعتمادی از آب فوق‌العاده خالص گرم شده با دقت، عاری از آلودگی یونی و ریزش ذرات را فراهم می‌کند و آن را قادر می‌سازد تا هزاران ساعت بدون تأثیر بر فرآیند تمیز کردن مگاسونیک کار کند. به نظر می‌رسد که پیچیده‌ترین فناوری مبتنی بر بکرترین مواد است، و نمونه‌های کمی قانع‌کننده‌تر از استفاده از بخاری PTFE مگاسونیک از آب فوق‌خالص نیمه‌رسانا تمیزکننده در مدرن‌ترین کارخانه‌های امروزی است.