ความท้าทายอุณหภูมิอาบน้ำสำหรับนักพัฒนา
การพัฒนาการพิมพ์หินด้วยแสงต้องการการควบคุมอุณหภูมิภายใน ±0.5 องศา เพื่อความสม่ำเสมอของแผ่นซีดีที่สม่ำเสมอ เครื่องทำความร้อนแบบจุ่มที่รักษาสิ่งนี้ไว้จะทำงานโดยใช้สารอัลคาไลที่มีฤทธิ์รุนแรงซึ่งจะโจมตีวัสดุทางวิศวกรรมส่วนใหญ่ โรงงานเซมิคอนดักเตอร์มารวมกันเป็นโซลูชันเดียว: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE
เหตุใดวัสดุทดแทนจึงล้มเหลว
นักพัฒนา KOH ที่ความเข้มข้น 20-45% และ 40-80 องศาโจมตีวัสดุที่มีซิลิกา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบควอตซ์ละลาย TMAH ที่ 2.38% และ 60-70 องศา เป็นการรวมอัลคาไลน์ไฮโดรไลซิสเข้ากับสารละลายอินทรีย์ ซึ่งจะทำให้โพลีเมอร์จำนวนมากเสื่อมคุณภาพ
เหล็กกล้าไร้สนิมล้มเหลวผ่านการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนที่เกิดจากความเค้นกัดกร่อน การรวมกันของค่า pH ที่สูง อุณหภูมิที่สูงขึ้น และความเค้นในการผลิตที่ตกค้างจะทำให้เกิดรอยแตกตามขอบเกรนหลังจากการทำงานที่ดูเหมือนจะมีเสถียรภาพเป็นเวลาหลายเดือน การปล่อยไอออนของโลหะที่เกิดขึ้นจะปนเปื้อนในอ่าง โดยจะวัดค่าความคลาดเคลื่อนเป็นหน่วยส่วนต่อล้านล้าน
ไทเทเนียมทนทุกข์ทรมานจากการแตกตัวของไฮโดรเจนในสภาวะที่เป็นด่างร้อน ควอตซ์ละลายช้าๆ ปล่อยอนุภาคซิลิกาทางเคมีเหมือนกับวัสดุเวเฟอร์ ทำให้การตรวจจับข้อบกพร่องทำได้ยาก
ตารางที่ 1: ความเข้ากันได้ของวัสดุในอ่างอาบน้ำสำหรับนักพัฒนา
| วัสดุ | 45% KOH ที่ 80 องศา | 2.38% TMAH ที่ 70 องศา | ความเสี่ยงจากการปนเปื้อน |
|---|---|---|---|
| เอสเอส 316L | โซดาไฟ SCC | การกัดกร่อนปานกลาง | เฟ นิ โครเมียม ไอออน |
| ไทเทเนียม | การแตกตัวของไฮโดรเจน | โจมตีช้า | ไทไอออน |
| ควอตซ์ | การละลาย | ละลายช้า | อนุภาคศรี |
| พีวีดีเอฟ | อ่อนลง | อาการบวมปานกลาง | สารอินทรีย์ที่สามารถชะล้างได้ |
| ไฟเบอร์ | เฉื่อย | เฉื่อย | ไม่มี |
การสร้างอนุภาคเป็นศูนย์
อนุภาคเพียงอนุภาคเดียวจากพื้นผิวตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เสื่อมโทรมทำให้เกิดข้อบกพร่องร้ายแรงบนเวเฟอร์ซึ่งมีมูลค่านับหมื่นดอลลาร์ เครื่องทำความร้อนแบบโลหะจะสร้างอนุภาคการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง ควอตซ์จะปล่อยอนุภาคซิลิกาออกมาภายใต้การโจมตีของอัลคาไลน์
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ไม่สร้างอนุภาคการกัดกร่อน พื้นผิวที่มีฟลูออริเนตสมบูรณ์ไม่ทำปฏิกิริยากับ KOH หรือ TMAH ความเรียบของพื้นผิวยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดระยะเวลาหลายปีของการแช่อย่างต่อเนื่อง
เสถียรภาพทางความร้อนโดยไม่มีการย่อยสลาย
โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ใช้งานอ่างน้ำสำหรับนักพัฒนาอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายสัปดาห์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของโลหะจะแสดงเวลา-การย่อยสลายขึ้นอยู่กับ: การกัดกร่อนของสารกัดกร่อนทำให้ผนังท่อบางลงและทำให้พื้นผิวขรุขระ ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเคลื่อนลงด้านล่าง
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะไม่แสดงการเสื่อมสภาพตามเวลา-ในบริการของนักพัฒนา ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในวันแรกยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากผ่านไปห้าปี ความสามารถในการคาดการณ์นี้ทำให้วิศวกรรมกระบวนการง่ายขึ้น แบบจำลองความร้อนไม่จำเป็นต้องมีปัจจัยด้านอายุ ตารางการบำรุงรักษาเป็นไปตามข้อกำหนดการผลิต ไม่ใช่การเสื่อมสภาพของอุปกรณ์
การตรวจสอบภาคสนามในการผลิตขนาด 300 มม
ผู้ผลิต DRAM ประเมินวัสดุสำหรับสเตชั่นนักพัฒนาขนาด 300 มม. ใหม่ คูปองทดสอบเหล็กกล้าไร้สนิม ไทเทเนียม และ PTFE ถูกแช่ใน TMAH 2.38% ที่ 70 องศาเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงด้วยการวิเคราะห์สารละลายอย่างสม่ำเสมอ
เหล็กกล้าไร้สนิมปล่อยเหล็กและนิกเกิลเกินข้อกำหนดการปนเปื้อนภายใน 200 ชั่วโมง ไทเทเนียมปล่อยไอออนไทเทเนียมที่ตรวจพบได้ PTFE ไม่พบสิ่งปนเปื้อนที่เป็นโลหะที่ตรวจพบได้ โรงงานนี้สร้างมาตรฐานให้กับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ทั่วอ่างนักพัฒนาทั้งหมด ซึ่งช่วยลดการปนเปื้อนซึ่งเป็นตัวแปรในการแก้ไขปัญหาซีดี
สรุป
โรงงานเซมิคอนดักเตอร์สร้างมาตรฐานให้กับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE สำหรับอ่างนักพัฒนา KOH และ TMAH เนื่องจากไม่มีวัสดุอื่นใดที่ตรงกับความเข้ากันได้ทางเคมี การปนเปื้อนเป็นศูนย์ และ-ความเสถียรในระยะยาวพร้อมกัน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE เป็นแบบเฉื่อยทางเคมีในทุกสภาวะของนักพัฒนา ไม่มีไอออนหรืออนุภาคของโลหะเข้าไปในอ่าง ประสิทธิภาพการระบายความร้อนยังคงมีเสถียรภาพอย่างไม่มีกำหนด
ข้อมูลทางวิศวกรรมสำหรับขนาดตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ของอ่างนักพัฒนาจะมีให้เมื่อส่งคุณสมบัติทางเคมี ปริมาตรอ่าง อุณหภูมิในการทำงาน และข้อกำหนดจำเพาะของตัวกลางทำความร้อนที่มีอยู่
