Sut mae Gwresogyddion PTFE yn cael eu Defnyddio wrth Gynhesu'r Baddonau Glanhau SC1 a SC2 mewn Ffabiau Lled-ddargludyddion?

Glanhad yr RCA yw'r weithdrefn gemegol dau gam sylfaenol sy'n tynnu wafer silicon i lawr i arwyneb sy'n berffaith atomig, yn barod ar gyfer y gweithgynhyrchu transistor biliwn o ddoleri sy'n dilyn. Defnyddir SC1 (amoniwm hydrocsid/hydrogen perocsid) i dynnu gronynnau organig, SC2 (asid hydroclorig/hydrogen perocsid) i gael gwared ar ïonau metelaidd. Mae'r ddau faddon yn cael eu gwresogi i 70-80 gradd ac maent yn gyrydol iawn ac yn ocsideiddiol. Rhaid i'r gwresogydd trochi o fewn y tanciau glanhau hanfodol hyn fod yn gadarnle anhreiddiadwy o burdeb cemegol, heb ganiatáu unrhyw ïonau neu ronynnau metel yn ôl ar y wafer. PTFE a'i PFA cymharol purdeb uchel yw'r deunyddiau sy'n bodloni'r gofyniad mwyaf hwn.

Proses Glanhau RCA: Baddonau SC1 a SC2
Mae'r RCA clean, a ddatblygwyd gan Werner Kern yn RCA Laboratories yn y 1970au, yn parhau i fod y safon aur ar gyfer glanhau wafferi tryledu cyn- mewn gwneuthuriad lled-ddargludyddion. Mae'r weithdrefn yn cynnwys dau faddon cemegol poeth olynol:

SC1 (Glân Safonol 1) Cymysgedd o amoniwm hydrocsid (NH 4 OH); hydrogen perocsid (H 2 O 2 ); dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio (DI); yn gyffredin mewn cymhareb 1:1:5. Caiff y bath ei gynhesu i 70-80oC. Mae SC1 yn alcalïaidd (pH ~ 10-11) ac yn ocsideiddio'n sylweddol. Mae'n cael gwared ar weddillion organig, gronynnau a rhai metelau trwy ocsidiad ynghyd ag ysgythru arwyneb. Mae'r hydrogen perocsid yn dadelfennu'n hawdd ar dymheredd uchel ac felly'n gwneud y bath yn gemegol ymosodol a byrhoedlog.

SC2 (Glân Safonol 2): ​​Cymysgedd o asid hydroclorig (HCl), hydrogen perocsid (H2O2) a dŵr DI fel arfer ar gymhareb o 1:1:6. Hefyd wedi'i gynhesu i 70-80 gradd. Mae SC2 yn ocsidiol iawn ac yn asidig (pH≈1−2). Mae'n dileu ïonau metel alcali a thrawsnewid (ee, haearn, copr, nicel, cromiwm) sy'n weddill ar wyneb y wafer ar ôl SC1.

Mae'r wafferi yn cael eu golchi â dŵr pur iawn ar ôl pob cam. Mae'r broses gyfunol SC1/SC2 yn arwain at arwyneb silicon sydd ag ocsid cemegol tenau i'w amddiffyn a lefelau isel iawn o halogiad gronynnau a metel, fel arfer.<1010 atoms/cm2 for metals and no particles larger than 0.1 µm.

Mae hyn yn gofyn am wresogi'r tybiau hyn. mae adweithiau cemegol yn rhy swrth ar dymheredd ystafell ac mae'r effeithiolrwydd glanhau yn isel. Perfformir yr adweithiau ar y gyfradd optimaidd ar 70-80 gradd ac mae arwyneb y wafer wedi'i gyflyru'n dda. Ond mae'r tymereddau uchel yn cyflymu dadansoddiad hydrogen perocsid a chyrydoledd y cemegau. Rhaid i'r gwresogydd trochi allu gwrthsefyll yr amgylchedd hwn heb halogi'r bath.

Pam mai Gwresogydd PTFE (PFA) yw Safon y Diwydiant ar gyfer Baddonau SC1 a SC2
Mae cymhwysiad lled-ddargludyddion glanhau gwresogydd PTFE SC1 SC2 yn gofyn am ddeunydd sy'n anadweithiol yn gemegol i alcalïau cryf (SC1) ac asidau cryf (SC2) ac i hydrogen perocsid crynodedig ar dymheredd uchel. Y ffordd orau o ddarparu'r gwasanaeth hwn yw trwy gyfrwng perfflworoalkoxy (PFA), fflworopolymer prosesadwy toddi sy'n debyg i PTFE. Gan fod y term yn cael ei ddefnyddio'n gyffredinol, gelwir gwresogyddion yn y diwydiant lled-ddargludyddion yn aml yn "wresogyddion PTFE" hyd yn oed os mai PFA sy'n cael ei wlychu.

Ymwrthedd Cemegol i Baddonau Alcalin ac Ocsideiddio Asid
Mae PFA yn gwbl gydnaws â chemegau SC1 a SC2:

Gwrthiant SC1: Mae amoniwm hydrocsid yn sylfaen gref. Mae hydrogen perocsid yn ocsidydd cryf. Mae'r cymysgedd yn gyrydol iawn i'r rhan fwyaf o fetelau a llawer o bolymerau. Ni ddangosodd PFA unrhyw ddirywiad, oedema na cholli pwysau yn dilyn cyswllt hir â SC1 wedi'i gynhesu.

Gwrthwynebiad i SC2: Mae asid hydroclorig yn ymosod yn gyflym ar ddur di-staen, titaniwm a hyd yn oed rhai aloion nicel ar 70-80 gradd. Mae PFA yn gwrthsefyll HCl ac i effaith ocsideiddio H₂O₂.

O'i gymharu â gwresogyddion metel, nid yw gwain PFA yn cyflwyno unrhyw ïonau metel o gwbl i'r bath. Mae hyn yn hanfodol oherwydd bydd unrhyw ïon haearn, nicel, cromiwm neu gopr sy'n cael ei drwytholchi o wresogydd yn ail-adneuo ar wyneb y wafer yn ystod y glanhau, gan danseilio nod y cyfnod tynnu metel SC2.

Cynhyrchu Gronynnau Arwyneb Ultra-Smooth Non-Arwyneb Mandyllog
Mae PFA yn cael ei allwthio neu ei beiriannu â gorffeniad arwyneb llyfn nad yw'n fandyllog (Ra ? 0.5 µm yn gyffredinol). Nid oes unrhyw ronynnau na naddion yn cael eu rhyddhau o'r wyneb i'r bath. Fodd bynnag, gall gwresogyddion metel ddatblygu graddfa tyllu neu ocsid a all daflu gronynnau bach. Os yw'r cotio mewn perygl , gall gwresogyddion metel wedi'u gorchuddio â PTFE ( haen denau o fflworopolymer dros graidd metel ) gynhyrchu gronynnau o hyd. Mae'r wain PFA solet yn homogenaidd ac nid yw'n gwahanu'n haenau.

Cwbl Ddraenadwy, Hollt-Dylunio Rhad Ac Am Ddim
Mae gwresogyddion trochi PFA i'w defnyddio mewn cymwysiadau lled-ddargludyddion yn cael eu hadeiladu heb agennau. Byddai unrhyw hollt, sêm neu goesau marw yng nghynulliad y gwresogydd yn cadw cemegau glanhau neu leithder gweddilliol, a allai halogi baddonau dilynol neu dyfu bacteria (mewn rinsiadau dŵr DI). Mae arwynebau gwlypedig y gwresogydd yn llyfn, yn barhaus ac yn hollol ddraenadwy. Mae sêl gwefus PFA yn cadw'r metel rhag cysylltu â chemegau.

Nodyn Purdeb: Cynulliad Cleanroom, Prawf a Bagio Dwbl
I'w ddefnyddio mewn baddonau SC1 a SC2 mae'n rhaid cynhyrchu a phecynnu'r gwresogydd PFA o dan amgylchiadau glân iawn. Mae'r protocol canlynol yn gonfensiynol ar gyfer offer gradd lled-ddargludyddion:

Amgylchedd y cynulliad Mae'r cynulliad gwresogydd yn cael ei wneud mewn ystafell lân llif laminaidd ISO Dosbarth 5 (Dosbarth 100) neu well. Mae holl bersonél y cynulliad yn gwisgo dillad ystafell lân (siwt cwningen, menig, masgiau wyneb) ac yn cadw at reoliadau llym i osgoi cyflwyno gronynnau.

Testing of particle and metal ions: After installation the heater is flushed with ultra pure water. The rinse water is tested for particle counts (e.g., ≥0.1 µm particles per cm² of wetted surface) and for extractable metal ions using ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry). Typical acceptability criteria: < 10 particles >0.1 µm/cm^2 < 1 rhan-fesul-biliwn o unrhyw fetel trosiannol.

Bagio dwbl: Mae'r gwresogydd glân, sych a phrofedig wedi'i selio mewn bag mewnol glân cyntaf o polyethylen gronynnau isel, diogel ESD. Mae'r bag mewnol wedi'i selio'n thermol. Yna caiff y gwresogydd mewn bagiau ei roi mewn ail fag allanol glân a'i selio eto. Mae'r ddau fag wedi'u marcio â rhif cyfresol y gwresogydd, dyddiad yr ardystiad glendid, a chyfarwyddiadau trin (ee, "Ar agor mewn ystafell lân yn unig").

Pecynnu allanol: Mae'r gwresogydd mewn bag dwbl yn cael ei roi mewn cynhwysydd cludo wedi'i leinio ag ewyn i leihau difrod mecanyddol.

Mae'r gwresogydd yn cael ei gyflenwi i'r cwsmer mewn bagiau twin wedi'u selio. Mae'r gwresogydd yn cael ei gludo i mewn i'r ystafell lân wych trwy ardal basio drwodd neu gŵn. Wrth fynd i mewn i'r ystafell lân caiff y bag allanol ei dynnu a dim ond yn y man gosod y tu mewn i'r fainc wlyb y caiff y bag y tu mewn ei agor. Mae'r dull llym hwn yn gwarantu nad yw'r gwresogydd yn halogi'r bath SC1 neu SC2.

Nodweddion Dylunio Gwresogydd ar gyfer Gwasanaeth SC1 / SC2.
Nodwedd Gofyniad Rheswm
Sylwedd gwlychu PFA solet (perfflworoalkoxy) neu PTFEchemical anadweithiol, cynhyrchu gronynnau isel, dim ïonau metel
Dwysedd wat gwain < 5 W/cm2 (3-4 W/cm2 arferol) Atal berwi lleol a dirywiad thermol H 2 O 2 Elfen wresogi aloi nicel-cromiwm (NiCr) wedi'i amgáu'n llawn sy'n gallu gwrthsefyll cyrydiad y tu mewn i'r siaced PFA gaeedig.
Parth oer (heb ei gynhesu) Hyd uwchlaw lefel hylif Yn fwy na neu'n hafal i 150 mm Yn atal tân sych Yn amddiffyn wal y tanc rhag gwres pan fydd lefel hylif yn disgyn
Mowntin PFA fflans neu electropolished 316L SS (uwchben hylif) Gwrthiant cemegol; os metel, o mygdarth ei dynnu
Gorffeniad arwyneb Ra=0.5 µm uchafswm., dim craciau nac edafedd mewn llwybr wedi'i wlychu Atal-cronni gweddillion a dal gronynnau
Cebl Siaced PFA hyblyg, inswleiddiad gradd ystafell lân-Sblash gwrthsefyll cemegau All-nwyo isel
Blwch terfynell Mainc wlyb allanol, wedi'i selio i IP65 neu'n well Yn amddiffyn cysylltiadau trydanol rhag mygdarthau cyrydol
Rôl Stabl, Gwres Pur mewn Glanhau Wafferi
Defnyddir y gwresogydd PFA i roi gwres sefydlog ac unffurf i'r baddonau SC1 a SC2. Mae'r tymheredd yn y bath fel arfer yn cael ei reoli gan reolwr PID gyda thermocwl wedi'i orchuddio â PFA neu PFA wedi'i amgáu. Cedwir y pwynt gosod o fewn ±0.5 gradd. Mae'r sefydlogrwydd hwn yn bwysig iawn oherwydd:

Effeithlonrwydd SC1: Mae baddon SC1 yn codi gronynnau ac yn adeiladu haen silicon deuocsid wedi'i reoleiddio ar y tymheredd cywir (70-80 gradd). Rhy oer ac nid yw pob un o'r gronynnau yn cael eu tynnu. Os yw'n rhy boeth, mae'r perocsid yn dadelfennu'n rhy gyflym, sy'n lleihau bywyd y bath ac efallai'n garwhau wyneb y wafer.

Effeithlonrwydd SC2: Mae tymheredd yn ffactor yng nghineteg dileu ïon metel. Mae tymheredd bath cyson, homogenaidd yn darparu gwarediad metel atgynhyrchadwy, rhagweladwy ar gyfer swp llawn o wafferi.

Hirhoedledd bath: Po uchaf yw'r tymheredd, y cyflymaf mae'r hydrogen perocsid yn torri i lawr. Gall y gwresogydd gynnal y pwynt gosod yn fanwl gywir, heb or-saethu, gan leihau gwastraff perocsid ac ymestyn oes y bath.

Mae'r gwresogydd PFA yn ynys o gynhesrwydd sy'n gemegol dawel, heb ronynnau sy'n cyfrannu dim ond y gwres pur, manwl gywir sydd ei angen i echdynnu pob atom olaf o halogion o arwyneb di-ffael y waffer.

Cymhariaeth â Deunyddiau Gwresogydd Eraill yn SC1/SC2
Deunydd SC1 (ocsidio alcalïaidd) SC2 (ocsidio asidig) Rhyddhau ïon metel Cynhyrchu gronynnau Fab Derbyn
Da PFA/PTFE SolidRhagorol DimSafon Isel iawn
Chwarts Da (ysgythriad araf gyda SC1) Da (SC2 ysgythru dros amser) Dim (ond gronynnau silicad posibl) Cymedrol (rhyddhau gronynnau ysgythriad wyneb) Bregus (cyfyngedig)
Titaniwm Drwg (yn gwneud titanadau, cyrydol) Gwael (pïo mewn HCl/H2O2) Rhyddhau ïonau Ti Uchel Heb ei ddefnyddio
Fflworid polyvinylidene ( PVDF ) Da ar gyfer SC1, wedi'i gyfyngu i 80 gradd SC2 yn wych, ond terfyn tymheredd is Dim Cymedrol Graddfa tymheredd is
Mae gwresogyddion cwarts wedi'u defnyddio mewn rhai meinciau gwlyb lled-ddargludyddion yn y gorffennol ond maent yn agored i ysgythru gan SC1 a SC2, yn enwedig ar 80 gradd. Yn ystod ysgythru, mae gronynnau silica yn cael eu rhyddhau i'r bath ac mae wyneb y gwresogydd yn cael ei arwio, gan ddarparu safleoedd ar gyfer casglu gronynnau. Mae Quartz hefyd yn frau a gall dorri o sioc thermol. Mae gwresogyddion PFA yn fwy garw, mae ganddynt fywyd hirach ac maent wedi gwella perfformiad gronynnau.

Casgliad: Calon Bur Pur R CA Glân
Gwresogydd trochi PFA yw'r ffynhonnell wres allweddol ar gyfer y broses glanhau wafferi RCA, mae'n hynod o bur ac yn anhreiddiadwy cemegol, gan hwyluso'r broses o greu microsglodion mwyaf datblygedig y byd yn uniongyrchol. Nid yw'r wain PFA yn rhyddhau unrhyw ïonau metel ac nid yw'n cynhyrchu bron unrhyw ronynnau tra'n gwrthsefyll y baddonau SC1 a SC2 cyrydol ac ocsidiol iawn ar 70-80 gradd. Nid yw'r gwresogydd ei hun yn halogi'r amgylchedd glanhau ultra-pur diolch i'r agen-cynllun tra draenadwy llawn a chydosod ystafell lân gyda-bagio dwbl. Mae'r gwres sefydlog, pur hwn yn creu arwynebau afrlladen unffurf a glân yn sylfaen ar gyfer pob gweithdrefn ffotolithograffeg, ysgythru a dyddodi dilynol.

Mae perffeithrwydd atomig sglodion silicon yn dechrau gyda phurdeb y bath cemegol poeth sy'n ei lanhau. Yn y tanciau SC1 a SC2, ym mhob fab lled-ddargludyddion datblygedig, nid yw'r gwresogydd PFA yn ychwanegu dim ond cynhesrwydd, gan gadw'n synhwyrol y glendid sy'n caniatáu i biliynau o transistorau weithredu heb un diffyg angheuol.