چالش های خوردگی در مبدل های حرارتی آبکاری نیمه هادی چیست و چگونه PTFE آنها را حل می کند؟

الکترولیت های بسیار خورنده در دمای بالا در آبکاری ویفر نیمه هادی-مس دمشق، قلع-برآمدگی نقره یا طلا استفاده می شود. خوردگی مبدل حرارتی نه تنها برای تجهیزات خطرناک است، بلکه باعث ایجاد یون های فلزی می شود که ممکن است بازده ویفر را خراب کند. مبدل های حرارتی مقاوم در برابر خوردگی{4}برای سیستم های آبکاری برای حفظ خلوص و عملکرد نیمه هادی ضروری هستند.

ماهیت خورنده حمام های آبکاری برای نیمه هادی ها
الکترولیت های تهاجمی معمولاً در تکنیک های آبکاری نیمه هادی برای رسوب لایه های فلزی روی ویفرهای سیلیکونی استفاده می شوند. حمام های آبکاری به فلزی که قرار است آبکاری شود بستگی دارد:

سولفات مس با اسید سولفوریک این حمام برای آبکاری مس دمشق استفاده می شود. بین 20-40 درجه کار می کند. حمام کاملاً خورنده است و افزودن حتی مقادیر جزئی آهن یا کروم می تواند نرخ رسوب را به طور چشمگیری تغییر دهد و منجر به نقص و کاهش تولید شود.

قلع-آبکاری نقره الکترولیت پایه متان سولفونیک اسید است. محلول های آبکاری مس کاملاً خورنده فلزات هستند و به تجهیزاتی نیاز دارند که در این شرایط مقاوم بوده و محلول را آلوده نکنند. محلول‌های آبکاری قلع{3}}نقره مشابه هستند.

آبکاری طلا: محلول های سیانید طلا یا سولفیت طلا برای آبکاری اتصالات طلا در دستگاه های نیمه هادی استفاده می شود. این محلول ها به همان اندازه تهاجمی هستند و می توانند منجر به خوردگی جدی تجهیزات فلزی محافظت نشده شوند.

در این روش ها مبدل های حرارتی نه تنها باید دما را ثابت نگه دارند، بلکه نباید یون های فلزی را به محلول های آبکاری وارد کنند. هر گونه خوردگی هر بخش از سیستم مبدل حرارتی ممکن است منجر به آلودگی نامطلوب شود و در نتیجه کل فرآیند آبکاری را به خطر بیندازد و احتمالاً محصولات تکمیل شده را خراب کند.

چگونه مبدل های حرارتی PTFE مشکلات خوردگی را حل می کنند
مبدل های حرارتی PTFE یک راه حل مهم برای نگرانی های خوردگی در کاربردهای آبکاری نیمه هادی هستند. PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​یک فلوروپلیمر بسیار مقاوم است که با مواد شیمیایی تهاجمی مورد استفاده در آبکاری ویفر نیمه هادی مانند محلول های سولفات مس، قلع{1} نقره و سیانید/سولفیت طلا سازگار است.

طراحی مبدل های PTFE
سیم‌پیچ‌های غوطه‌وری یا پوسته{0}}و-طرح‌های لوله: مبدل‌های حرارتی PTFE معمولاً به دو شکل ارائه می‌شوند، سیم‌پیچ‌های غوطه‌وری که مستقیماً در حمام آبکاری غوطه‌ور می‌شوند و پیکربندی‌های پوسته{2}}و{3}}که محلول آبکاری را در اطراف لوله‌های مبدل حرارتی عبور می‌دهند. هر دو طرح برای مدیریت بارهای حرارتی در سیستم و جلوگیری از هرگونه شسته شدن یون های فلزی در محلول مناسب هستند.

شسته شدن فلز صفر: مبدل های حرارتی PTFE به دلیل شسته شدن یون های فلزی صفر بسیار سودمند هستند. بر خلاف مبدل های حرارتی فلزی مانند فولاد ضد زنگ، PTFE هیچ یون آهن، کروم یا نیکل را در محلول آزاد نمی کند. این برای کیفیت محلول آبکاری و اطمینان از اینکه فرآیند آبکاری ثابت و عاری از ایراداتی مانند نرخ نابرابر رسوب یا چسبندگی ضعیف است، مهم است.

مقاومت در برابر مواد شیمیایی و دوام
مقاومت در برابر محلول های تهاجمی مبدل های حرارتی PTFE در برابر اسیدهای تهاجمی و ترکیبات آلی رایج در حمام های آبکاری نیمه هادی کاملاً مقاوم هستند. آنها می توانند در دماهای تا 110 درجه کار کنند و بنابراین برای سولفات مس/اسید سولفوریک، قلع{2}}نقره با متان سولفونیک اسید و محلول سیانید/سولفیت طلا مناسب هستند. حتی زمانی که PTFE در معرض طولانی مدت این مواد شیمیایی خشن قرار می گیرد، از نظر ساختاری دست نخورده باقی می ماند و هیچ گونه تخریب یا شستشوی آلاینده های خطرناک را نشان نمی دهد.

عملکرد بلندمدت-: PTFE به دلیل بی اثری شیمیایی و کیفیت نچسب-ش به خوبی شناخته شده است، و تضمین می‌کند که مبدل‌های حرارتی در دوره‌های زمانی طولانی حتی در چالش‌برانگیزترین تنظیمات آبکاری به‌طور قابل اعتماد کار خواهند کرد.

جدول سازگاری شیمی آبکاری نیمه هادی معمولی
سازگاری PTFE سازگاری با آبکاری Chemistry Stainless Steel سازگاری PFA سازگاری
سولفات مس/اسید سولفوریک عالی عالی قلع ضعیف-نقره (متان سولفونیک اسید) عالی عالی متوسط
سولفیت/سیانور طلا خوب عالی ضعیف
توجه: PFA (Perfluoroalkoxy) همچنین جایگزین خوبی برای برخی از کاربردهایی است که به پایداری دمایی بهتر نیاز دارند (یعنی آبکاری طلا)

خلاصه
مبدل های حرارتی PTFE در آبکاری نیمه هادی برای اطمینان از تمیزی و کارایی محلول های آبکاری بسیار مهم هستند. مقاومت در برابر خوردگی، شسته شدن یون فلز و حفظ تعادل دقیق شیمی آبکاری، PTFE طول عمر تجهیزات و عملکرد ویفر را تضمین می کند.

سازگاری با مواد شیمیایی آبکاری تهاجمی یک نیاز اساسی برای مواد مورد استفاده در کارخانه‌های بسته‌بندی سطح ویفر-و تنظیمات تولید نیمه‌رسانا است. بنابراین، مبدل های فلوروپلیمری مانند PTFE و PFA اجزای حیاتی برای روش های آبکاری ایمن، قابل اعتماد و موفق هستند. هزینه خرابی مبدل حرارتی در فاب بسیار بیشتر از هزینه انتخاب مواد مناسب است. این نشان دهنده نیاز به انتخاب PTFE برای کاربردهای مهم در آبکاری نیمه هادی است.