Yarı İletken Plaka Temizleme (SPM) için Sülfürik Asitin Ön Isıtmasında PTFE Isıtıcılar Nasıl Kullanılır?

Konsantre sülfürik asit ve hidrojen peroksitin- yüksek düzeyde oksitleyici bir karışımı olan SPM clean-, yarı iletken üretimindeki temel işlemlerden önce silikon plakalardan organik kalıntıları çıkarmak için kullanılır. Çözelti, uygun bir kılıf malzemesi olarak geleneksel PTFE'yi hızla ortadan kaldıran bir sıcaklık aralığı olan yaklaşık 120-150 dereceye kadar ısıtılır. Bu prosedür için daldırmalı ısıtıcının sıcaklığa daha dayanıklı bir floropolimer olan PFA'dan yapılması gerekir.

Yarı iletken ıslak tezgahların içindeki ısıtma sistemi, endüstriyel işlemlerdeki en zorlu kimyasal koşullardan birine direnirken aynı zamanda ultra-yüksek saflığı da korumalıdır. Bu şekilde gerçekleştirilen tasarım genellikle PTFE ısıtıcı sülfürik asit SPM yarı iletken uygulamasının daha büyük sınıfındadır, ancak tercih edilen kılıf malzemesi standart PTFE yerine özellikle yüksek-saflıkta PFA'dır.

SPM temizleme prosedürünün anlaşılması
SPM (Sülfürik-Peroksit Karışımı), yarı iletken endüstrisinde fotodirenç kalıntılarının, organik kirletici maddelerin ve eser karbon bileşiklerinin levha yüzeyinden uzaklaştırılması için yaygın olarak kullanılır.

Çözelti genellikle hacimce sülfürik asitin hidrojen peroksite oranı 3:1 ila 4:1 oranında yapılır. Konsantre sülfürik asite hidrojen peroksit eklenmesi çok reaktif bir oksitleyici çözelti üretir. Karıştırma, ekzotermik nitelikte önemli miktarda ısı üretir ve banyonun sıcaklığı, harici ısının eklenmesinden önce bile hızla yükselebilir.

Çözeltinin kaynama noktası, sülfürik asit konsantrasyonunun artmasıyla yükselir. Çalışma sıcaklıkları, proses kimyasına ve kirlilik seviyesine bağlı olarak genellikle 120 ila 150 derece aralığındadır.

Bu sıcaklıklarda ısıtıcı tasarımı gereksinimleri kimyasal direnci ve termal kararlılığı içerir.

SPM Neden Standart PTFE'ye Uygun Değildir?
PTFE daldırmalı ısıtıcılar tarihsel olarak birçok asitli ve korozif uygulamalarda oldukça başarılı olmuştur. Bununla birlikte, SPM temizleme banyolarının ısı gereksinimi çoğu zaman mevcut sıradan PTFE malzemeleriyle karşılanmaz.

PFA'nın (perfloroalkoksi Alkan) bu uygulama için çeşitli avantajları vardır:

260 dereceye kadar sıcaklıklarda sürekli hizmet

Sülfürik asit ve peroksit oksidasyonuna karşı iyi direnç

Yarı iletken işlemeyle uyumlu yüksek saflıkta yapı

Düşük iyonik kirlilik ve düşük ekstrakte edilebilirler

Özel daldırma ısıtıcı geometrileri uyarlanabilir

Birçok proses mühendisi bu sistemleri sıradan bir şekilde PTFE ısıtıcılar olarak adlandırır, ancak kılıf özel olarak yarı iletken{0}} sınıf PFA'dan üretilir.

PFA Daldırma Isıtıcının İşlevi
SPM banyosundaki ısıtıcı, geleneksel metalik ısıtma sistemlerini bir anda yok edebilecek güçlü oksitleyici bir sıvının içindeki kimyasal olarak atıl bir sıcak parmaktır.

PFA manşonu, dahili ısıtıcıyı sülfürik-peroksit kombinasyonuyla doğrudan temastan korur ve metalik kirliliğin proses kimyasına girmesini önler. Bu kirlenme yönetimi kritik öneme sahiptir çünkü eser miktardaki metal iyonları bile levha performansına ve cihaz verimine müdahale edebilir.

Genellikle SPM ortamları için yalnızca iki ısıtıcı teknolojisinin uygun olduğu kabul edilir:

PFA kaplamalı yüksek saflıkta daldırmalı ısıtıcılar

Kuvars kılıflı ısıtma elemanları

PFA ısıtıcıları kimyasal dirençleri, termal dayanıklılıkları ve üretim esneklikleri nedeniyle bu seçenekler arasında popülerdir.

Watt Yoğunluğu Muhafazakar Olmalı
SPM çözümleri etkin kaynama aralıklarına çok yakın bir sıcaklıkta çalıştırılır. Sonuç olarak ısıtıcı watt yoğunluğunun bilinçli olarak muhafazakar kalması gerekir.

Aşırı yüzey sıcaklıkları kılıf arayüzünde yerel aşırı ısınmaya neden olabilir. Konsantre sülfürik-peroksit karışımlarında, lokal aşırı ısınma, ani buhar çıkışı veya kararsız kaynama davranışı nedeniyle çarpma şiddetli olabilir.

Bu nedenle, yarı iletken sınıfına yönelik daldırma ısıtıcıları aşağıdakilerle geliştirilmiştir:

Düşük yüzey watt yoğunluğu

Eşit ısı dağılımı

Kontrollü daldırma geometrisi

Doğru sıcaklık kontrolü

Sabit sıvı kapsamı

Sorun hızlı ısı aktarımı değil, istikrarlı, güvenilir termal bakımdır.

Yarı İletken için Islak Tezgah Isıtıcı Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler
SPM daldırma ısıtıcıları genellikle belirli tank geometrileri ve daldırma derinlikleri için tasarlanmıştır. Kılıf sıvı hattının üzerindeyse termal stres konsantrasyonları ısıtıcı ömrünün kısalmasına veya floropolimer yüzeyinin hasar görmesine neden olabilir.

Yarı iletken uygulamalarında özel öneme sahip çeşitli tasarım konuları vardır.

Daldırma kontrolü derinliği
Isıtıcı çalışırken tamamen suya daldırılmalıdır. Kısmi maruz kalma, yüksek kılıf sıcaklıklarına neden olabilir ve malzemenin yorulmasını kolaylaştırabilir.

Yüksek Saflıkta Yapı
Yarı iletken üretiminde kirlilik seviyelerinin son derece düşük olması gerekir. Sonuç olarak ısıtıcı düzenekleri, temiz oda uyumlu üretim teknikleri kullanılarak ve minimum düzeyde metalik maruziyetle yüksek saflıkta floropolimerlerden yapılır.

Termal Genleşme Kontrolü
Ortam ve çalışma sıcaklıkları arasında tekrarlanan döngüler, floropolimer kılıfta mekanik strese neden olabilir. Uygun destek aralığı ve çok yönlü montaj düzenlemeleri, yorulma oluşumunu sınırlar.

Periyodik muayeneler
Gerilim çatlaması, renk değişikliği veya yüzey deformasyonunun erken göstergelerini tespit etmek için düzenli inceleme gereklidir. Modern levha üretim tesislerinde, beklenmeyen süreç kesintilerini önlemek için önleyici değiştirmeyi planlamak olağandır.

Güvenlik Tavsiyesi
SPM Aşırı Tehlike Kimyası
SPM çözümleri yarı iletken üretiminde kullanılan en tehlikeli kimyasal karışımlar arasındadır.

Sülfürik asit ve hidrojen peroksit karışımı çok ekzotermiktir, agresif bir şekilde oksitleyicidir ve ciddi kimyasal yanıklara ve hızlı reaksiyonlara neden olabilir. İstenmeyen herhangi bir su kirliliği, hızlı buhar oluşumuna ve sıcak asidin patlayıcı şekilde püskürmesine neden olabilir.

İşte nedeni:

Kimyayı doldurmadan önce tanklar kuru olmalıdır

Kimyasal ekleme yöntemleri sıkı sıralama protokollerine sahip olmalıdır

Isıtıcının daldırma seviyeleri sabit tutulmalıdır

Sıcaklık regülasyonu ve aşırı sıcaklık koruma sistemlerine ihtiyaç vardır

Solüsyon yalnızca yüksek saflıkta PFA veya kuvars gibi uygun malzemelerle temas etmelidir.

Operasyonel operasyonlar genellikle yarı iletken tesislere ve otomatik kimyasal taşıma sistemlerine yönelik güvenlik gereksinimlerine göre düzenlenir.

PFA Neden Endüstri Standardı Haline Geldi?
Yarı iletken işi hem kimyasal agresifliği hem de atomik saflığı gerektirir. SPM temizliği, nano ölçekli ölçeklerde fotolitografi, biriktirme ve dağlama işlemlerine müdahale edebilecek inatçı organik kirliliğin giderilmesinde etkilidir.

PFA-kılıflı daldırmalı ısıtıcılar aynı anda çok sayıda önemli proses gereksinimine uygundur:

Konsantre sülfürik asite dayanıklı

Peroksit açısından zengin oksitleyici koşullarda stabilite

Yüksek sıcaklık yetenekleri

Minimum parçacık üretimi

Bu kombinasyon, PFA daldırma ısıtıcılarını çağdaş yarı iletken ıslak işleme ekipmanlarında temel bir teknoloji haline getirir.

Özet ve Sonuç
PTFE ısıtıcı için sülfürik asit SPM yarı iletken uygulaması, kimyasal ısıtma teknolojisinde bulunan en zorlu ortamlardan biridir. Pratikte ısıtıcı kılıfı, sert oksitleyici ortama ve yüksek sıcaklıklara sahip sülfürik-peroksit temizleme banyolarına dayanabilen bir floropolimer olan yüksek-saflıkta PFA'dan yapılır.

Bu ısıtıcılar, dikkatli bir şekilde kontrol edilen watt yoğunluğu, stabil daldırma koşulları ve sıkı kirlilik yönetimi sayesinde gelişmiş levha temizliği için kullanılan SPM sistemlerinin içinde güvenli bir şekilde çalışır. Ayrıca, stres çatlaması ve termal yorulma açısından periyodik inceleme,-uzun vadeli süreç güvenilirliğine daha da katkıda bulunur.

PFA-kılıflı daldırma ısıtıcı, yarı iletken üretiminde nanoskopik cihaz yapılarının oluşumundan önce gerekli olan yoğun temizleme kimyasını sağlamaya yönelik endüstri standardı olarak ortaya çıkmıştır. En yüksek saflıkta ısıtma teknolojisi, nihayet birçok alanda en yüksek saflıkta silikon üretir.