Kako se PTFE grijači koriste u predgrijavanju sumporne kiseline za čišćenje poluvodičkih pločica (SPM)?

SPM clean- visoko oksidirajuća mješavina koncentrovane sumporne kiseline i vodonik peroksida- koristi se za ekstrakciju organskih ostataka iz silicijumskih pločica prije bitnih procesa u proizvodnji poluvodiča. Rastvor se zagreva na oko 120-150 stepeni, temperaturni opseg koji brzo eliminiše konvencionalni PTFE kao odgovarajući materijal za omotač. Za ovaj postupak, uranjajući grijač mora biti napravljen od fluoropolimera otpornijeg na temperaturu, PFA.

Sistem grijanja unutar poluprovodničkih mokrih klupa mora izdržati jedan od najtežih hemijskih uslova u industrijskim procesima, dok istovremeno održava ultra{0}}visoku čistoću. Ovako realizovani dizajn općenito je unutar veće klase primjene PTFE grijača sumporne kiseline SPM poluvodiča, ali materijal za plašt po izboru je posebno PFA visoke -čistoće umjesto standardnog PTFE.

Razumijevanje postupka čišćenja SPM-a
SPM (smješa sumpornog-peroksida) se obično koristi u industriji poluprovodnika za uklanjanje ostataka fotorezista, organskih zagađivača i tragova jedinjenja ugljika sa površine pločice.

Otopina se obično pravi u volumnom omjeru 3:1 do 4:1 sumporne kiseline i vodikovog peroksida. Dodavanje vodikovog peroksida u koncentriranu sumpornu kiselinu proizvodi vrlo reaktivnu oksidirajuću otopinu. Miješanje stvara značajnu toplinu, egzotermne prirode, a temperatura kupke može brzo porasti čak i prije dodavanja vanjske topline.

Tačka ključanja otopine raste s povećanjem koncentracije sumporne kiseline. Radne temperature su obično u rasponu od 120 do 150 stepeni, u zavisnosti od hemije procesa i nivoa kontaminacije.

Zahtjevi za dizajn grijača na ovim temperaturama uključuju hemijsku otpornost i termičku stabilnost.

Zašto SPM nije prikladan za standardni PTFE
PTFE potopni grijači su kroz povijest bili prilično uspješni u mnogim kiselim i korozivnim primjenama. Međutim, raspoloživi obični PTFE materijali često ne ispunjavaju zahtjeve za toplinom za SPM kade za čišćenje.

PFA (perfluoroalkoxy alkane) ima različite prednosti za ovu primjenu:

Kontinuirani servis na temperaturama do 260 stepeni

Dobra otpornost na oksidaciju sumporne kiseline i peroksida

Konstrukcija visoke čistoće kompatibilna s obradom poluvodiča

Niska ionska kontaminacija i malo ekstrahiranosti

Prilagođene geometrije potopnog grijača su prilagodljive

Mnogi inžinjeri procesa povremeno nazivaju ove sisteme PTFE grijačima, međutim omotač je posebno proizveden od PFA poluvodiča-.

Funkcija PFA imerzionog grijača
U SPM kadi grijač je hemijski inertni vrući prst u jako oksidirajućoj tečnosti koja bi u trenu uništila tradicionalne metalne sisteme grijanja.

PFA navlaka štiti unutrašnji grijač od direktnog kontakta sa kombinacijom sumpornog{0}}peroksida i sprječava ulazak metalne kontaminacije u procesnu hemiju. Ovo upravljanje kontaminacijom je kritično jer čak i tragovi metalnih jona mogu ometati performanse pločice i prinos uređaja.

Generalno, samo dvije tehnologije grijača se smatraju prikladnima za SPM okruženja:

Potopni grijači visoke čistoće sa PFA premazom

Kvarcni grijaći elementi

PFA grijači su popularni među ovim izborima zbog svoje kemijske otpornosti, toplinske izdržljivosti i fleksibilnosti u proizvodnji.

Gustoća vata mora biti konzervativna
SPM otopine rade na vrlo blizu njihovog efektivnog raspona ključanja. Kao rezultat toga, gustina grijača mora ostati namjerno konzervativna.

Previsoke površinske temperature mogu izazvati lokalno pregrijavanje na sučelju omotača. S koncentriranim mješavinama sumpornog-peroksida, udari mogu biti nasilni zbog lokalnog pregrijavanja, naglog oslobađanja pare ili nestabilnog ponašanja ključanja.

Dakle, uranjajući grijači za poluprovodnički razred su razvijeni sa:

Mala površinska gustina u vatima

Ravnomjerna distribucija topline

Kontrolirana geometrija uranjanja

Precizna kontrola temperature

Konstantno pokrivanje tekućinom

Problem nije brz prijenos topline, već postojano, pouzdano termalno održavanje.

Razmatranje dizajna mokrog stolnog grijača za poluvodič
SPM uranjajući grijači često su dizajnirani za specifične geometrije rezervoara i dubine uranjanja. Ako je omotač iznad linije tekućine, koncentracije toplinskog naprezanja mogu dovesti do skraćenog vijeka trajanja grijača ili oštećenja površine fluoropolimera.

U primjeni poluvodiča postoji nekoliko problema dizajna od posebnog značaja.

Kontrola dubine uranjanja
Grijač mora biti potpuno uronjen kada radi. Djelomično izlaganje može uzrokovati visoke temperature omotača i olakšati zamor materijala.

Konstrukcija visoke čistoće
Nivoi kontaminacije u proizvodnji poluprovodnika moraju biti izuzetno niski. Sklopovi grijača su stoga napravljeni od fluoropolimera visoke čistoće, korištenjem proizvodnih tehnika kompatibilnih s čistim prostorima i uz minimalno izlaganje metalu.

Kontrola termičke ekspanzije
Ponovljeni ciklusi između temperature okoline i radne temperature mogu uzrokovati mehaničko naprezanje u omotaču od fluoropolimera. Odgovarajući razmak nosača i raznovrsni rasporedi montaže ograničavaju nakupljanje zamora.

Periodične inspekcije
Potrebna je redovita inspekcija kako bi se uočili rani pokazatelji pucanja pod naprezanjem, promjene boje ili deformacije površine. U modernim pogonima za proizvodnju vafla uobičajeno je zakazati preventivnu zamjenu kako bi se izbjegli neočekivani prekidi procesa.

Safety Advice
SPM Hemija ekstremne opasnosti
SPM rješenja su među najopasnijim kemijskim mješavinama koje se koriste u proizvodnji poluvodiča.

Mješavina sumporne kiseline i vodikovog peroksida je vrlo egzotermna, agresivno oksidira i može uzrokovati ozbiljne kemijske opekotine i brze reakcije. Svaka nenamjerna kontaminacija vode može uzrokovati brzo stvaranje pare i eksplozivno izbacivanje vruće kiseline.

Evo zašto:

Spremnici moraju biti suhi prije punjenja hemije

Metode kemijskog dodavanja moraju imati stroge protokole sekvenciranja

Nivoi uranjanja grijača moraju se održavati konstantnim

Potrebni su sistemi za regulaciju temperature i zaštitu od previsoke temperature

Otopina bi trebala doći u kontakt samo sa odgovarajućim materijalima kao što su PFA visoke čistoće ili kvarc.

Operativne operacije su često regulisane bezbednosnim zahtevima za poluprovodničke objekte i automatizovane sisteme za rukovanje hemikalijama.

Zašto je PFA postao industrijski standard
Posao sa poluprovodnicima zahtijeva i hemijsku agresivnost i atomsku čistoću. SPM čišćenje je efikasno u uklanjanju čvrste organske kontaminacije koja bi inače mogla ometati fotolitografiju, taloženje i procese jetkanja na nanoskalama.

PFA-potopni grijači s plaštom istovremeno ispunjavaju brojne važne zahtjeve procesa:

Otporan na koncentrovanu sumpornu kiselinu

Stabilnost u oksidacionim uslovima bogatim peroksidom

Mogućnosti visokih temperatura

Minimalno stvaranje čestica

Nizak rizik od metalne kontaminacije

Ova kombinacija čini PFA imerzione grijače temeljnom tehnologijom u suvremenoj opremi za mokru obradu poluvodiča.

Sažetak i zaključak
Primena poluprovodnika sumporne kiseline SPM za PTFE grejače jedno je od najizazovnijih okruženja u tehnologiji hemijskog grejanja. U praksi, plašt grijača je napravljen od PFA visoke{1}}čistoće, fluoropolimera koji može izdržati oštru oksidirajuću okolinu i visoke temperature kadi za čišćenje sumpornog-peroksida.

Ovi grijači bezbedno rade unutar SPM sistema koji se koriste za napredno čišćenje pločica zbog pažljivo kontrolisane gustine u vatima, stabilnih uslova uranjanja i strogog upravljanja kontaminacijom. Osim toga, periodično ispitivanje na pucanje pod naponom i termički zamor dodatno doprinosi-pouzdanosti procesa.

PFA-imerzioni grijač se pojavio kao industrijski standard za pružanje intenzivne hemije za čišćenje koja je potrebna prije formiranja struktura nanoskopskih uređaja u proizvodnji poluvodiča. Tehnologija grijanja najviše čistoće konačno proizvodi silicij najviše čistoće u nekoliko područja.