Cum suportă schimbătoarele de fluoropolimer gravarea umedă a nitrurii și oxidului de siliciu în Fabs?

În fabricile de semiconductori, pentru gravarea umedă sunt utilizate două substanțe chimice clasice: acidul fosforic fierbinte pentru decojirea nitrurii de siliciu și acidul fluorhidric pentru gravarea oxidului de siliciu. Ambele sunt foarte agresive, necesitând un material schimbător de căldură care să nu corodeze sau să polueze.

Tehnici de gravare umedă
Gravarea umedă este un proces utilizat pentru îndepărtarea selectivă a materialelor de pe suprafața unei plachete în fabricarea semiconductoarelor. Doi agenţi de gravare obişnuiţi utilizaţi în bancurile umede pentru fabrici de napolitane sunt acidul fosforic ( H3PO4 ) pentru gravarea cu nitrură de siliciu şi acidul fluorhidric ( HF ) pentru gravarea cu oxid de siliciu . Ambii acizi sunt foarte agresivi și necesită schimbătoare de căldură care să reziste la efectele lor corozive.

Îndepărtarea nitrurilor prin gravare cu acid fosforic
Gravurarea Si3N4. Acidul fosforic este utilizat în general într-o concentrație de 85% și încălzit la 150-180 de grade. Temperatura ridicată și caracterul agresiv al acidului conduce frecvent la specificarea schimbătorilor PFA (perfluoroalcoxi). Politetrafluoretilena (PTFE) este rezistentă la acidul fosforic, dar valoarea sa de temperatură maximă este de 110C, prin urmare nu este potrivită pentru această aplicație la temperaturi înalte. Cu toate acestea, schimbătoarele PFA pot fi operate continuu la o limită de temperatură mai mare de ~ 260 de grade și, prin urmare, sunt potrivite pentru manipularea acidului fosforic fierbinte fără deteriorare.

Gravarea cu acid fluorhidric pentru striparea oxidului
Gravarea HF se realizează în general la temperatura ambiantă sau la temperaturi oarecum crescute. PTFE și PFA sunt la fel de potrivite pentru gestionarea HF. PTFE este folosit mai frecvent deoarece este mai puțin costisitor și oferă suficientă rezistență la temperaturi mai scăzute. Problema majoră cu gravarea HF nu este temperatura, ci capacitatea materialului de a rezista agresivității HF. Atât PTFE cât și PFA sunt destul de rezistente la HF, ceea ce înseamnă că schimbătorul de căldură nu va fi deteriorat și nu va contamina procesul de gravare.

Beneficiul fluoropolimerului
PTFE și PFA sunt, de asemenea, excelente atât pentru acidul fosforic, cât și pentru acidul fluorhidric și, prin urmare, sunt indispensabile pentru procedurile de gravare a semiconductorilor. Utilizarea acestor materiale în schimbătoarele de căldură fluoropolimerice pentru gravarea nitrurii și oxizilor de siliciu oferă multe avantaje majore:

Rezistență la coroziune: PFA și PTFE sunt total rezistente la efectele corozive ale acidului fosforic fierbinte și HF. Schimbătoarele de metal se corodează rapid, provocând contaminarea procesului și posibile defecte ale plachetelor.

Contaminare-Funcționare liberă: fluoropolimerii sunt inerți și nu emit ioni în soluție, astfel încât procesul de gravare este curat și constant. Contaminarea cu urme de metale poate cauza defecte grave, făcând schimbătoarele de căldură fluoropolimer excelente pentru gravarea nitrurii și oxidului de siliciu.

Control stabil al temperaturii Schimbătoarele de căldură cu fluoropolimer mențin stabilitatea temperaturii pentru rate de gravare consistente. Acest control al temperaturii este esențial pentru a asigura o gravare omogenă pe placă și pentru a menține acuratețea procesului.

Selectarea materialului pentru gravatori tipici de semiconductori
Interval de temperatură de gravare Material recomandat pentru schimbătorul de căldură
Acid fosforic (85%) 150-180 grade PFA
Acid fluorhidric (HF) PTFE, PFA la temperatura camerei
Acid azotic (HNO3) Temp. PTFE, PFA
Concluzie
Gravarea umedă precisă și lipsită de contaminare-este esențială în fabricarea semiconductoarelor, iar schimbătoarele de căldură cu fluoropolimer, în special PTFE și PFA, sunt cheia acestui proces. Ele sunt mai rezistente la acid fosforic fierbinte și acid fluorhidric, permițând temperaturi constante de proces și fără contaminare cu metale. Materialele schimbătoarelor de căldură din fabricile semiconductoare sunt selectate în funcție de agresivitatea chimică a agenților de gravare și de cerințele de puritate ale proceselor. Schimbătoarele de fluoropolimeri sunt materialul preferat pentru gravarea cu nitrură și oxid.