Как се използват PTFE нагреватели при нагряване на ултрачиста вода за полупроводникови пластини Megasonic Cleaning?

В едно-мегазонично почистващо оборудване за пластини, струя ултрачиста вода, възбудена от високочестотни звукови вълни, почиства повърхността на силициева пластина на микроскопично ниво. Последният нагревател, който повишава тази вода до точната температура на процедурата точно преди да удари вафлата, трябва да бъде крепост на чистота, абсолютна. На този етап всяко метално замърсяване или отделяне на частици може да направи цяла партида от сложни микрочипове безполезни.

Защо температурата има значение при Megasonic Cleaning
Мегазоничното почистване (обикновено 0,8 до 2 MHz) произвежда кавитация и акустичен поток за отстраняване на под-микрометрови частици от повърхностите на вафлите. Ефективността на почистване е много зависима от температурата и ултрачистата вода на технологичния флуид обикновено се поддържа между 25 градуса и 60 градуса. Финият контрол на температурата повишава ефективността на отстраняване на частици, без да компрометира деликатните структури на устройството.

Водата, използвана в тази процедура, е свръхчиста, със съпротивление от 18 мегаома-сантиметра (MΩ-cm) и е една от най-чистите индустриални течности, създавани някога. Малките нива на йонно замърсяване ще доведат до намаляване на съпротивлението, показвайки повреда на веригата за пречистване.

Защо PTFE нагревателят е важен
На практика ултрачистата вода се нагрява линейно от малък потопяем нагревател, произведен изцяло от PTFE (политетрафлуороетилен) или PFA (перфлуороалкокси). Последната бариера за чистота преди водата да докосне повърхността на силиция е нагревателят. PTFE има редица присъщи характеристики, които го правят идеално подходящ за тази роля:

Нулево извличане на метални йони - Тефлоновият нагревател няма метални части в контакт с флуидния поток (за разлика от нагревателите с метална-обвивка, дори тези, използващи неръждаема стомана или титан). Металните йони като желязо, мед, натрий или калций бързо ще намалят съпротивлението на вода и, което е по-важно, ще се отложат върху повърхността на пластината. Такива отлагания създават "убийствени дефекти", водещи до късо съединение, намалена цялост на оксида на затвора или катастрофална повреда на чипа. PTFE нагревателят не излъчва йони и следователно чистотата на свръхчистата вода се поддържа до границите на откриване на части-на-трилион.

Изключително-гладка, непо{1}}пореста повърхност - Образуването на частици също е основен проблем. Грапава или пореста нагревателна повърхност може да улови малки мехурчета или да отдели частици в потока на потока. Присъщият на PTFE нисък коефициент на триене и незалепващите свойства осигуряват много гладка, не-пореста намокрена повърхност. Това предотвратява залепването и след това отлепването на частиците, поддържайки почти-нулевата плътност на дефектите, необходима за производството на полупроводникови възли под 10nm.

Електрическа изолация - Мегазвуковият преобразувател произвежда акустични полета с висок интензитет, които трябва да бъдат електрически изолирани от течността. PTFE осигурява висока диелектрична якост, спирайки всякакъв ток на утечка или електрически смущения между нагревателя и чувствителната преобразувателна система. Това предотвратява смущения в предаването на акустична енергия и гарантира постоянна ефективност на почистване.

Интегриране в инструменти за почистване на единични вафли
Каналът за мокрия поток от нагревателя до дюзата трябва да бъде оформен от флуорополимер с висока чистота (PTFE, PFA или PVDF). Всяка метална част – клапан, фитинг или тръба – ще въведе отново самото замърсяване, което нагревателят е предназначен да избегне. PTFE нагревателят често се доставя като малка вградена единица, често с вграден температурен сензор и контролна верига в твърдо състояние, предлагаща бърза реакция и точна температурна стабилност.

Бележка за процеса: Инсталиране на пасивиране и промиване след-
След монтажа всеки нов PTFE нагревател или свързаните с него флуорополимерни части трябва да бъдат подложени на цялостно почистване и пасивиране. Въпреки че PTFE не пасивира химически в метален смисъл, системата трябва да се промие с огромни количества ултрачиста вода, често в продължение на 24 до 48 часа, за да се отстранят всякакви остатъци от производствен прах, отделящи-агенти за мухъл или следи от органични компоненти от полимерната повърхност. Извличането на олигомери с ниско{5}}молекулярно- тегло на флуорополимери се ускорява чрез рециркулация в нагрят контур. Инструментът не е разрешен за производство, докато съпротивлението не се върне на 18 MΩ·cm и броят на частиците е под границите на спецификацията.

Заключение: Невидимият, тих активатор на усъвършенстваното производство на чипове
Милиардите транзисторни чипове на сегашния свят не биха могли да бъдат изградени без нито една смъртоносна повреда на частица, ако не беше безшумният, неоткриваем и идеално чист топлинен партньор, наречен PTFE нагревател. Този компонент също така осигурява надежден източник на прецизно загрята ултрачиста вода, без йонно замърсяване и отделяне на частици, което му позволява да работи хиляди часове, без да засяга мегазоничния процес на почистване. Оказва се, че най-сложната технология се основава на най-девствените материали и малко примери са по-завладяващи от PTFE нагревателя, мегазвук, почистващ полупроводник, използващ ултрачиста вода в днешните най-модерни фабрики.