Як нагрівачі PTFE використовуються для нагрівання надчистої води для очищення напівпровідникової пластини Megasonic?

В одному-мегазвуковому очисному обладнанні для пластин струмінь надчистої води, збуджений високочастотними звуковими хвилями, очищає поверхню кремнієвої пластини на мікроскопічному рівні. Останній нагрівач, який піднімає цю воду до точної температури процедури безпосередньо перед тим, як вона потрапляє на пластину, має бути фортецею чистоти, абсолютною. На цьому етапі будь-яке металеве забруднення або виділення твердих часток може зробити всю партію складних мікрочіпів марною.

Чому температура має значення в Megasonic Cleaning
Мегазвукове очищення (зазвичай від 0,8 до 2 МГц) створює кавітацію та акустичний потік для видалення суб{2}}мікрометрових частинок із поверхонь пластин. Ефективність очищення дуже залежить від температури, а надчиста вода технологічної рідини зазвичай підтримується від 25 до 60 градусів. Точне регулювання температури підвищує ефективність видалення частинок без шкоди для делікатних структур пристрою.

У цій процедурі використовується надчиста вода з опором 18 мегаом-сантиметрів (МОм-см) і одна з найчистіших промислових рідин, які коли-небудь створювалися. Невеликі рівні іонного забруднення призведуть до зниження питомого опору, що свідчить про збій ланцюга очищення.

Чому нагрівач PTFE важливий
На практиці надчиста вода нагрівається за допомогою крихітного занурювального нагрівача, повністю виготовленого з PTFE (політетрафторетилену) або PFA (перфторалкокси). Останнім бар'єром чистоти перед тим, як вода торкнеться поверхні кремнію, є нагрівач. PTFE має ряд властивих властивостей, які роблять його ідеальним для цієї ролі:

Нульове вилуговування іонами металу - Тефлоновий нагрівач не має металевих частин, які контактують із потоком рідини (на відміну від металевих-нагрівачів, навіть тих, що використовують нержавіючу сталь або титан). Іони металу, як-от залізо, мідь, натрій або кальцій, швидко зменшують питомий опір води і, що більш важливо, осідають на поверхні пластини. Такі відкладення створюють «дефекти-вбивці», що призводять до коротких замикань, погіршення цілісності оксиду затвора або катастрофічної поломки мікросхеми. Тефлоновий нагрівач не виділяє іонів, тому чистота надчистої води підтримується на межі виявлення часток-на-трильйон.

Надзвичайно-гладка, не-пориста поверхня - Утворення часток також викликає серйозне занепокоєння. Шорстка або пориста нагрівальна поверхня може затримувати дрібні бульбашки або потрапляти частинки в потік. Притаманний ПТФЕ низький коефіцієнт тертя та анти-пригарні властивості забезпечують дуже гладку, не-пористу змочену поверхню. Це запобігає прилипанню частинок, а потім відшаровуванню, зберігаючи майже{8}}нульову щільність дефектів, необхідну для виготовлення вузлових напівпровідників розміром менше 10 нм.

Електрична ізоляція - Мегазвуковий перетворювач створює акустичні поля високої інтенсивності, які мають бути електрично ізольовані від рідини. PTFE забезпечує високу діелектричну міцність, припиняючи будь-який струм витоку або електричні перешкоди між нагрівачем і чутливою системою перетворювача. Це запобігає перешкоджанню передачі акустичної енергії та гарантує постійну ефективність очищення.

Інтеграція в інструменти для очищення однієї пластини
Зволожений проточний канал від нагрівача до сопла має бути виготовлений із фторполімеру високої чистоти (PTFE, PFA або PVDF). Будь-яка металева деталь – клапан, фітинг або трубка – призведе до того самого забруднення, якого нагрівач мав уникати. Тефлоновий нагрівач часто постачається у вигляді маленького вбудованого блоку, часто з вбудованим датчиком температури та твердотільним контуром керування, що забезпечує швидку реакцію та точну стабільність температури.

Примітка щодо процесу: пасивація та встановлення після-промивання
Після встановлення будь-який новий PTFE нагрівач або відповідні фторполімерні деталі повинні бути піддані ретельному очищенню та пасивації. Хоча PTFE не пасивує хімічно в металевому сенсі, систему потрібно промивати величезною кількістю надчистої води, часто протягом 24–48 годин, щоб видалити з поверхні полімеру будь-який залишковий виробничий пил, агенти, що відокремлюють-плісняву, або сліди органічних компонентів. Екстракція низько{5}}молекулярних-олігомерів фторполімерів прискорюється шляхом рециркуляції в нагрітому контурі. Інструмент не допускається до виробництва, доки питомий опір не повернеться до 18 МОм·см, а кількість частинок буде нижчою за межі специфікації.

Висновок: невидимий, тихий засіб передового виробництва мікросхем
Мільярд транзисторних чіпів у сучасному світі не можна було б побудувати без жодної смертоносної часткової помилки, якби не безшумний, непомітний та ідеально чистий тепловий партнер під назвою нагрівач PTFE. Цей компонент також забезпечує надійне джерело точно нагрітої надчистої води, вільної від іонних забруднень і частинок, що дозволяє їй працювати тисячі годин, не впливаючи на процес мегазвукового очищення. Виявилося, що найдосконаліша технологія базується на найчистіших матеріалах, і лише кілька прикладів є більш переконливими, ніж тефлоновий нагрівач megasonic очищає напівпровідникову надчисту воду, яка використовується на сучасних найсучасніших фабриках.