Как се използват PTFE нагреватели за нагряване на почистващия разтвор за касети с полупроводникови вафли?

Пластмасовите касети, които транспортират крехки силициеви пластини от етап на процес на процес, трябва да бъдат непокътнати. Всяко замърсяване с частици или метални йони върху касетата ще бъде прехвърлено към следващата партида пластини, увреждайки миниатюрните вериги. Тези касети се измиват в силна, нагрята химическа баня, често смес от сярна киселина и водороден пероксид или горещ разяждащ препарат. Потопяемият нагревател, който загрява този мощен почистващ разтвор, трябва да бъде бастион на чистота, да не отделя метални йони и да не отделя частици. PTFE е веществото, което отговаря на тези крайни критерии.

Почистване на касета с вафли: Невъзпятият герой на производството на полупроводници
Касетите за полупроводникови пластини (носители за пластини или FOUP-Front Opening Unified Pods) обикновено се изработват от полипропилен с висока чистота, поликарбонат или PEEK. „Между производствените партиди или след смущение в процеса, тези касети трябва да бъдат почистени от всякакви остатъци от фоторезист, странични продукти от ецване или замърсяване с метал.“ Почистващата вана е проектирана да бъде много агресивна:

SPM (Сярна{0}}пероксидна смес): Смес от концентрирани H_2SO_4 и H_2O_2, използвани горещи за елиминиране на органични остатъци. Той е много мощен окислител и силно корозивен.

Горещи разяждащи разтвори: Натриев или калиев хидроксид при високи температури (70-90 градуса) за отстраняване на частици.

Киселинни почистващи препарати: Смеси от азотна киселина или солна киселина за елиминиране на метални йони.

Те са насочени към повечето метали. Стандартен метален потопяем нагревател (от неръждаема стомана, титан или дори тантал) би се влошил, освобождавайки метални йони във ваната. Тези йони ще бъдат адсорбирани върху повърхностите на касетата и в крайна сметка ще бъдат прехвърлени към пластини, което ще доведе до неизправности на устройството, като разрушаване на оксида на затвора или метални мостове. Една част на милиард желязо или никел ще повреди цяла партида вафли.

Как PTFE нагревателите осигуряват замърсяване-Безплатно отопление за сурови почистващи препарати
Химическата инертност и устойчивостта на отделяне на частици на политетрафлуороетилена (PTFE) го правят перфектен избор за приложение за почистване на PTFE нагревателна касета с вафли. PTFE потопяемият нагревател е резистивен нагревателен елемент, изцяло затворен в безшевна PTFE обвивка с висока чистота. Калъфът просто се поставя във ваната за грубо почистване.

Химическа устойчивост на разяждащи и окислителни разтвори
PTFE е съвместим с почти всички химикали, използвани при почистване на полупроводници, включително:

--Смеси от SPM и концентрирана сярна киселина (H2SO4)

Водороден пероксид (H2O2) при високи температури

Натриев и калиев хидроксид (NaOH, KOH) до 100 градуса

Солна, азотна, флуороводородна киселини

Металите имат пасивирано оксидно покритие, което може да бъде отстранено чрез окислителни химикали, докато PTFE не го прави. Той няма да корозира, да издълбава или да отделя метални частици. PTFE покритието не извлича никакви метални йони в почистващата течност. Това поддържа ваната чиста и предпазва касетите от метално замърсяване.

Повърхност без-залепване и-без частици
PTFE повърхността е изключително гладка, непореста и има много нисък коефициент на триене. Не отлага частици (напр. люспи, парчета) във ваната. PTFE няма да се придържа към остатъчен полимер или замърсител, който може да бъде прикрепен към метален нагревател. PTFE обвивката е само-почистваща се, така че нагревателят да не се превърне във вторичен източник на замърсяване с частици с времето.

Надеждна, равномерна топлина за установени процеси на почистване
Почистващата вана обикновено се поддържа при 60–100 градуса, в зависимост от химическия микс. PTFE нагревателят предлага равномерна и постоянна топлина без горещи точки. Конструкциите с ниска плътност на вата (обикновено 3–5 W/cm2) предотвратяват термичното разграждане на почистващите химикали и генерирането на горещи петна, които могат да създадат частици. Температурата на нагревателя се регулира от външен PID контролер, като по този начин се осигуряват предвидими условия на банята за всеки цикъл на почистване, което е необходимост за валидиране на процеса в производството на полупроводници.

PTFE нагревателят е химически безшумен остров от топлина без частици, който добавя само точната топлина, необходима за отстраняване на всяко замърсяване от пластмасовия носител на пластината.

Проектиране на нагреватели,-съвместими с чисти помещения
Целият PTFE нагревател трябва да бъде проектиран за използване в среда на чисти помещения (обикновено клас 5 до клас 7 ISO) за полупроводници. Незапечатани съединителни кутии, боядисани фланци, пластмасови фитинги с грапава повърхност и други стандартни промишлени нагревателни компоненти не са разрешени. Необходими са следните аспекти на дизайна:

Конструкция без пукнатини: PTFE обвивката е заварена или формована към фланеца, така че пукнатините, където могат да се натрупат химикали или частици, са елиминирани.

Фланец от електрополирана неръждаема стомана Монтажен фланец (обикновено неръждаема стомана 316L), електрополиран до гладкост на повърхността Ra По-малък или равен на 0,4 μm за намаляване на прилепването на частици и подобряване на възможността за почистване.

Запечатана съединителна кутия: Кутията за електрическо свързване е минимум IP65 (прахо{1}}устойчива, защитена срещу водни струи) и е предназначена да се почиства без генериране на частици.

Материали с ниско отделяне на газове: Всички компоненти, различни от -PTFE (кабели, уплътнения, съединения за запълване) са избрани за ниско отделяне на VOC (летливо органично съединение), в съответствие с нормите на полупроводниковата индустрия, като SEMI F57.

Забележка за сглобяване на чиста стая и двойно-опаковане: Чистота
За използване в модерни полупроводникови фабрики PTFE нагревателят се конструира, изследва и опакова в условия на чиста стая. Обикновено се посочва следният протокол:

Сглобяване в чиста стая: Нагревателят се сглобява под ISO клас 5 (клас 100) или по-чист аспиратор с ламинарен поток. Всички събратели са в дрехи за чисти помещения (костюми на зайчета, ръкавици, маски за лице).

Тестване на частици и метални йони: Сглобете нагревателя, изплакнете или избършете, след това анализирайте водата за изплакване за брой частици (напр. По-големи или равни на 0,1 µm частици/cm2) и метални йони, които могат да се извлекат (ICP-MS). Резултатите се отчитат в сертификат за чистота.

Двойно-опаковане в торби: Нагревателят, след като бъде почистен и изсушен, се поставя в първа, чиста вътрешна торба (обикновено ESD-безопасен полиетилен) и след това във втора, външна торба. И двете торбички са топлинно-запечатани и идентифицирани със серийния номер на нагревателя, сертификат за чистота и печат с дата на чистата стая.

Външна опаковка Нагревателят е опакован в два чувала и опакован в транспортен контейнер, облицован с пяна, за да се предпази от механични повреди по време на доставка.

Клиентът получава нагревателя в неговите запечатани двойни торби и след това го премества незабавно в чистата стая през проход или зона за халати. Външната торба се отстранява при влизане в чистата стая, а вътрешната торба се отваря само на мястото на монтаж. Този подход гарантира, че нагревателят не замърсява чувствителната производствена среда.

Техническа точност: Съвместимост на SPM и топлинни пероксиди
SPM (сярна киселина + водороден пероксид) е един от най-суровите почистващи разтвори, използвани в производството на полупроводници. Той е много мощен окислител и може да атакува много полимери. PTFE е един от малкото материали, устойчиви на SPM при повишена температура (до 100 градуса). Но въпреки това трябва да се спазват няколко предпазни мерки:

Без излагане на метал: Всеки открит метал (напр. на края на фланеца или нагревателния елемент) би бил бързо корозирал от SPM. PTFE обвивката трябва да обхваща изцяло нагревателния елемент, а фланецът трябва да е над нивото на течността или защитен от PTFE капак.

Ниска ватова плътност Нагревателите с висока ватова плътност могат да причинят локално прегряване на PTFE обвивката и влошаване в присъствието на пероксиди. Одобрената SPM услуга е с максимална ватова плътност на обвивката от 5 W/cm2.

Температурни ограничения: Непрекъснатото обслужване на PTFE е възможно само до приблизително . 120 градуса. За SPM почистване ваната обикновено се поддържа на 80–100 градуса, което е безопасно в безопасния диапазон.

Също така е устойчив на горещи разтвори на каустик (NaOH при 80-90 градуса). Но монтажният фланец (ако е електрополирана неръждаема стомана) трябва да бъде защитен от разяждащи пръски или изпарения. Ако не, трябва да се използва фланец с PTFE покритие или напълно намокрен PTFE дизайн.

Предимства пред конкурентните отоплителни технологии
Съвместимост с агресивни почистващи препарати Тип нагревател Освобождаване на частици/метални йони Съвместим с чиста стая
PTFE капсулиран Много добър (SPM, каустик, устойчивост на киселини) Няма (0 метални йони, ниско съдържание на частици) Висок (двойно опакован, сглобена чиста стая)
Кварц Добър за киселини, лош за каустик (ецване) Възможни частици силициев диоксид Умерен (деликатен, боравете внимателно)
Титан Лош за SPM и HF (корозира) Освобождава титанови йони Ниско
Неръждаема стомана Не за всички агресивни почистващи препарати Отделя желязо, хром, никел Ниско
Кварцовите нагреватели понякога се използват в полупроводникови мокри пейки, но могат да бъдат гравирани от горещи каустични разтвори и отделени частици силициев диоксид. Освен това са деликатни и трябва да се сменят често. PTFE нагревателите издържат по-дълго, не излъчват метални йони и са по-устойчиви на цялата гама почистващи химикали.

Заключение: Най-добрият източник на топлина за критично почистване
Потопяемият нагревател от PTFE е идеалният, незамърсяващ, химически устойчив източник на топлина за жизненоважното почистване на касетите с полупроводникови пластини и пряко допринася за добива на най-модерните чипове в света. Устойчив е на горещ SPM, разяждащи детергенти и киселинни почистващи препарати. PTFE обвивката не отделя метални йони или отделящи се частици. Изключително-гладката незалепваща повърхност елиминира натрупването-на остатъци, а транспортирането в-сглобено-чисто помещение и двойно-опаковане означава, че самият нагревател не внася замърсяване. Тази проверена техника на почистване може да се повтори с постоянни резултати благодарение на стабилната, чиста топлина.

Чистотата на микрочипа започва с чистотата на пластмасовата кутия, която го транспортира. Тази чистота на свой ред зависи от нагревател, който не добавя абсолютно нищо към почистващата вана, освен топлина-тефлонов нагревател, определен, конструиран и доставен като крепост на полупроводников-клас чистота.