Kako izmjenjivači fluoropolimera podržavaju mokro nagrizanje silicijum nitrida i oksida u fabrikama?

U fabrikama poluvodiča, dvije klasične kemije se koriste za mokro jetkanje: vruća fosforna kiselina za uklanjanje silicijum nitrida i fluorovodična kiselina za jetkanje silicijum oksida. Oba su vrlo agresivna, zahtijevaju materijal izmjenjivača topline koji neće korodirati niti zagađivati.

Tehnike mokrog jetkanja
Mokro jetkanje je proces koji se koristi za selektivno uklanjanje materijala s površine pločice u proizvodnji poluvodiča. Dva uobičajena jetkača koja se koriste u wafer fab wet stolovima su fosforna kiselina (H3PO4) za jetkanje silicijum nitridom i fluorovodonična kiselina (HF) za jetkanje silicijum oksidom. Obje kiseline su vrlo agresivne i zahtijevaju izmjenjivače topline koji mogu izdržati njihovo korozivno djelovanje.

Uklanjanje nitrida putem jetkanja fosfornom kiselinom
Si3N4 graviranje. Fosforna kiselina se uglavnom koristi u koncentraciji od 85% i zagreva se na 150-180 stepeni. Visoka temperatura i agresivni karakter kiseline često dovode do specifikacije PFA (perfluoroalkoxy) izmjenjivača. Politetrafluoroetilen (PTFE) je otporan na fosfornu kiselinu, ali njegova maksimalna temperatura je 110C pa nije pogodan za ovu primjenu na visokim temperaturama. Međutim, PFA izmjenjivači mogu raditi kontinuirano na višoj temperaturnoj granici od ~ 260 stepeni i stoga su pogodni za rukovanje vrućom fosfornom kiselinom bez pogoršanja.

Jetkanje fluorovodičnom kiselinom za uklanjanje oksida
HF jetkanje se uglavnom izvodi na sobnoj temperaturi ili na nešto povišenim temperaturama. PTFE i PFA su podjednako pogodni za upravljanje HF. PTFE se češće koristi jer je jeftiniji i pruža dovoljnu otpornost na nižim temperaturama. Glavni problem kod HF jetkanja nije temperatura već sposobnost materijala da se odupre agresivnosti HF. I PTFE i PFA su prilično otporni na HF, što znači da izmjenjivač topline neće biti oštećen i neće kontaminirati proces jetkanja.

Prednost fluoropolimera
PTFE i PFA su također odlični za fosfornu kiselinu i fluorovodoničnu kiselinu, te su stoga nezamjenjivi za postupke jetkanja poluvodiča. Upotreba ovih materijala u fluoropolimernim izmjenjivačima topline za jetkanje silicijum nitrida i oksida pruža mnoge glavne prednosti:

Otpornost na koroziju: PFA i PTFE su potpuno otporni na korozivne efekte vruće fosforne kiseline i HF. Metalni izmjenjivači bi brzo korodirali, uzrokujući kontaminaciju procesa i moguće greške na pločici.

Rad bez kontaminacije-Fluoropolimeri su inertni i ne emituju jone u rastvor i tako čine proces nagrizanja čistim i stabilnim. Kontaminacija u tragovima od metala može uzrokovati ozbiljne nedostatke, što fluoropolimerne izmjenjivače topline čini odličnim za jetkanje silicijum nitrida i oksida.

Stabilna kontrola temperature Fluoropolimerni izmjenjivači topline održavaju temperaturnu stabilnost za dosljedne brzine nagrizanja. Ova kontrola temperature je ključna kako bi se osiguralo homogeno nagrizanje na pločici i za održavanje točnosti procesa.

Odabir materijala za tipične poluvodičke jedilice
Temperaturni opseg nagrizanja Preporučeni materijal izmjenjivača topline
Fosforna kiselina (85%) 150-180 stepeni PFA
Fluorovodonična kiselina (HF) Sobna temperatura PTFE, PFA
Dušična kiselina (HNO3) Sobna temp. PTFE, PFA
Zaključak
Bez kontaminacije-i precizno mokro nagrizanje je ključno u proizvodnji poluprovodnika, a izmjenjivači topline od fluoropolimera, posebno PTFE i PFA, su ključni za ovaj proces. Otporniji su na vruću fosfornu kiselinu i fluorovodoničnu kiselinu, omogućavajući konstantne temperature procesa i bez kontaminacije metalom. Materijali izmjenjivača topline u poluvodičkim fabrikama biraju se na osnovu hemijske agresivnosti nagrizača i zahtjeva za čistoćom procesa. Izmjenjivači fluoropolimera su poželjni materijal za jetkanje nitrida i oksida.