کاربردهای مبدل های حرارتی PTFE در تمیز کردن ویفر نیمه هادی (RCA Clean) چیست؟

توالی تمیز کردن ویفر معمولی، RCA clean، از محلول‌های SC1 و SC2 در دماهای بالا برای از بین بردن آلاینده‌ها و ذرات فلزی استفاده می‌کند. مبدل های حرارتی که این دماهای حمام را کنترل می کنند باید آلودگی فلزی اضافی را به صفر برسانند وگرنه کل عملیات تمیز کردن تحت تأثیر قرار می گیرد.

روش تمیز کردن RCA
فرآیند تمیز کردن RCA یک مرحله حیاتی در ساخت ویفرهای نیمه هادی است که شامل دو محلول تمیزکننده SC1 (هیدروکسید آمونیوم، پراکسید هیدروژن و آب) و SC2 (اسید هیدروکلریک، پراکسید هیدروژن و آب) است. هر دو محلول در 70-80 درجه عمل می کنند و نقش های متفاوتی در حذف آلاینده ها دارند:

محلول SC1: یک محلول اکسید کننده که عمدتاً برای حذف آلاینده ها و ذرات آلی استفاده می شود. محیط با دمای بالا تمیز کردن کارآمد را تضمین می کند، پسماندهای آلی و ذرات را که ممکن است بر روی سطح ویفر چسبیده اند تخریب شود.

محلول SC2: این محلول برای حذف یون های فلزی از سطح ویفر استفاده می شود. مخلوط اسید هیدروکلریک و پراکسید هیدروژن واکنش شیمیایی لازم برای حل و حذف ناخالصی های فلزی از ویفر را فراهم می کند و سطح تمیزی را برای مراحل بعدی پردازش باقی می گذارد.

هر دو محلول SC1 و SC2 بسیار خورنده و اکسید کننده هستند، بنابراین سیستم ها باید به اندازه کافی قوی باشند تا در آن محیط ها مقاومت کنند و توسط مبدل های حرارتی که آنها را گرم نگه می دارند آلوده نشوند.

تمیز کردن RCA با استفاده از مبدل های حرارتی PTFE
به دلیل ماهیت بسیار خورنده محلول های SC1 و SC2، مبدل های حرارتی مورد استفاده در این کاربرد باید از فلوروپلیمرهایی مانند PTFE یا PFA ساخته شده باشند که مقاومت شیمیایی استثنایی را ارائه می دهند. این مبدل ها برای کنترل دمای محلول ها، نگه داشتن آنها در محدوده عملیاتی مورد نیاز و حفظ یکپارچگی فرآیند تمیز کردن استفاده می شوند.

حلقه‌های گردش خارجی: مبدل‌های حرارتی PTFE یا PFA در حلقه‌های چرخش خارجی برای گرم کردن یا خنک کردن محلول‌های SC1 و SC2 در صورت نیاز استفاده می‌شوند. این تکنیک حلقه بسته، دمای محلول پایدار را بدون وارد کردن یون‌های فلزی از فرآیند گرمایش/سرد کردن به محلول تضمین می‌کند.

خواص بی اثر: مبدل های حرارتی PTFE و PFA کاملاً بی اثر هستند، بنابراین هیچ یونی به داخل محلول شسته نمی شود، حتی در محدوده تشخیص قطعات در تریلیون محیط تولید نیمه هادی. این مهم برای اطمینان از یکپارچگی فرآیند تمیز کردن ویفر است، جایی که آلودگی فلزی می تواند باعث کاهش قابل توجه عملکرد دستگاه شود.

در کارخانه‌های نیمه‌رسانای پیچیده که بودجه آلودگی بر حسب اتم بر سانتی‌متر مربع اندازه‌گیری می‌شود، راه‌حل‌های انتقال حرارت رایگان یون-نیاز است. فقط مبدل های مبتنی بر فلوروپلیمر می توانند به این استانداردهای سختگیرانه دست یابند و اطمینان حاصل کنند که روش تمیز کردن RCA بدون افزودن ناخالصی های جدید به سطح ویفر انجام می شود.

درجه مواد
فقط باید از PTFE یا PFA درجه خلوص بالا در ساختمان مبدل های حرارتی برای استفاده در کاربردهای نیمه هادی استفاده شود. این مواد با توجه به مقاومت شیمیایی و خلوص بالاترین نیازها را برآورده می کنند. هیچ ذره یا یونی در حمام تمیز کننده آزاد نمی شود. چنین فلوروپلیمرهایی با درجه{3} نیمه هادی ممکن است حاوی ناخالصی ها یا آلاینده هایی باشند که ممکن است روند تمیز کردن را مختل کند.

نتیجه گیری
مبدل های حرارتی PTFE / PFA برای فرآیند تمیز کردن RCA برای اطمینان از کنترل دمای پایدار محلول های SC1 و SC2 عاری از آلودگی فلزی حیاتی هستند. این مبدل‌ها با اطمینان از خلوص سطح ویفر، بلافاصله به بهبود بازده دستگاه و کیفیت نتایج ساخت کمک می‌کنند. با ادامه پیشرفت صنعت نیمه هادی به سمت فناوری های پیشرفته تر، نیاز به مواد با بالاترین خلوص در تمام مراحل تولید، از جمله تمیز کردن ویفر، یک نیاز اساسی برای موفقیت باقی می ماند.