Jak se PTFE výměníky používají při chlazení horkých korozivních výfukových plynů z polovodičového plazmového leptacího nástroje?

Uvnitř leptací komory pro polovodiče trhá divoká plazma křemík šílenstvím reaktivních halogenových plynů-fluoru, chloru a bromu. Výfukový proud z této komory je horký, žíravý, částicemi-proud, který musí být ochlazen, než může být řádně vyčištěn. Toto silné přední-chlazení zajišťuje tepelný výměník, který se nevypořádává s jednoduchou jedinou kyselinou, ale je zaplaven chaotickým smíšeným-halogenovým koktejlem, který by spotřeboval jakýkoli kov. Pekelná služba. Chemicky imunním roztokem je PTFE výměník.

Výfuk plazmového leptání: Chemicky agresivní tok
Reaktivní ionty a neutrální radikály jsou vytvářeny v nástroji pro plazmové leptání pomocí přiváděných plynů, jako je CF4, CHF3, Cl2, BCl3 a HBr v nástroji pro leptání polovodičovým plazmatem. Tyto druhy leptají oxid křemičitý, nitrid křemíku nebo kovové vrstvy se silnou anizotropií. Výfukový proud z procesní komory obsahuje:

Nezreagované halogenové plyny: chlor (Cl 2 ), brom (Br 2 ), fluor (F 2 ) a interhalogenové sloučeniny.

Mezi vedlejší produkty halogenidů patří SiCl4, SiF4, BCI3, AlCl3 a další halogenidy kovů.

Vedlejší produkty pevných částic: Net{0}}těkavé zbytky včetně oxidů křemíku, fluoridu hlinitého a popela z fotorezistorů.

Halogenidy: HCl, HBr, HF vznikající za přítomnosti vlhkosti nebo během čištění komory.

Teplota výfukových plynů je normálně mezi 50 stupni a těsně pod 100 stupni v závislosti na receptuře procesu a místě měření. Proud je často zatížen žíravými výpary a obsahuje lepkavé polymerizované zbytky, které mohou ucpat tradiční teplosměnné povrchy. Jakýkoli kovový výměník tepla by v tomto multi-halogenovém prostředí rychle podstoupil intergranulární napadení, důlkovou korozi a praskání pod napětím.

Chemicky imunní roztok PTFE výměník
Chladicí systém výfukových plynů s plazmovým leptaným výměníkem PTFE je běžně navržen jako plášťový{0}}a{1}}trubkový výměník tepla, přičemž horké, korozivní výfukové plyny proudí trubkami PTFE a chladicí voda (užitková voda nebo chlazená voda) proudí na straně pláště. Tato konfigurace umísťuje chemicky náročný proud dovnitř trubek, kde je materiál PTFE zcela inertní vůči všem halogenům, halogenovaným vedlejším produktům a minerálním kyselinám. Chladicí voda (-korozivní) se dotýká vnějších povrchů PTFE trubek a kovového pláště (někdy potaženého PTFE nebo jiným fluoropolymerem pro zvýšenou ochranu).

Svazky trubic PTFE nabízejí v této službě řadu klíčových výhod:

Univerzální chemická odolnost: PTFE není ovlivněn fluorem, chlorem, bromem, halogenovodíky a většinou sloučenin fluorovaných uhlovodíků. Nekoroduje, neprohlubuje ani nevyplavuje kovové ionty do výfukového proudu.

Hladký, nepřilnavý povrch: Nízká povrchová energie PTFE inhibuje přilnavost lepivých, polymerizovaných zbytků (např. fluorokarbonových polymerů nebo vedlejších produktů fotorezistorů). Ve skutečnosti mají tyto zbytky tendenci se spíše odlupovat než hromadit, a proto účinnost přenosu tepla zůstává vysoká.

Flexibilní konstrukce trubek – PTFE trubky jsou do určité míry flexibilní. Trubky jsou mírně ohebné vůči vibracím, tepelným cyklům nebo pulzacím plynu, což pomáhá zbavit se pevných částic, které by se jinak mohly usadit na povrchu. Vertikální poloha výměníku dále zvyšuje uvolňování částic působením gravitace.

Žádná kontaminace kovovými ionty: Usazeniny halogenidu kovů, které by mohly urychlit opotřebení nebo způsobit nebezpečný odpad, se nemohou dostat do praček a vývěv po proudu.

PTFE chladič je flexibilní, chemicky inertní plíce, která vdechuje horký, jedovatý a abrazivní dech plazmového leptání a vydechuje studený, čistý proud, který lze bezpečně zvládnout následným čisticím systémem.

Konstrukční prvky pro spolehlivý provoz
Uvolňování částic ve svislé poloze
Většina PTFE výměníků pro chlazení výfukových plynů plazmového leptání je vertikálních s horkým plynem přicházejícím buď nahoře nebo dole. Konstrukce pláště-a{2}}trubice je vertikální, což umožňuje gravitaci napomáhat odstraňování pevných částic. Částice usazené na vnitřním povrchu PTFE trubek mají tendenci padat dolů, zejména v případě přerušovaného proudění plynu nebo během cyklů údržby, ve kterých je výměník proplachován dusíkem. Horizontální konstrukce jsou vyloučeny, protože částice by se mohly usazovat v nejnižším bodě trubek a případně bránit průchodu plynu, a tím snížit chladicí výkon.

Uspořádání na straně plynu
Korozivní výfukové plyny normálně prochází stranou trubky a chladicí voda stranou pláště. Toto je naše volba:

Čištění strany trubice: PTFE trubice lze čistit mechanicky (např. čištěním nebo proplachováním) nebo chemicky (např. periodickou recirkulací zředěné kyseliny), aniž by byl materiál pláště vystaven nepřátelským činidlům.

Tlaková izolace: PTFE trubky neobsahují tlak stejným způsobem jako kovové trubky. Plášť (často z nerezové oceli potažený fluoropolymerem) však udržuje tlak chladicí vody, který je normálně mírný (3–5 bar). Výfukové plyny mohou mít téměř atmosférický nebo mírně podtlak (vakuum z výstupního čerpadla).

Malá stopa
Polovodičové továrny jsou prostorově omezené. PTFE výměníky pro tento účel jsou konstruovány s vysokou hustotou trubek (trubky malého průměru, typicky 4-10 mm vnitřního průměru), aby se maximalizovala plocha přenosu tepla s minimálním objemem. Někdy se žebrované PTFE trubice používají ke zvýšení koeficientu přenosu tepla na straně plynu-, který je přirozeně nízký kvůli nízké tepelné vodivosti PTFE a proudění v plynné fázi.

Bezpečnostní poznámka: Kontrola těsnosti a těsnosti
Výfuk z nástroje pro plazmové leptání je velmi nebezpečný a typicky samozápalný, pokud jsou v procesech čištění komory přítomny určité hydridy kovů (např. silan). Jakýkoli výměník PTFE použitý v této službě proto musí splňovat přísné bezpečnostní požadavky:

Sekundární kontejnment: Výměník musí být umístěn ve větrané kleci pro únik. V nepravděpodobném případě selhání PTFE trubice mechanickým opotřebením nebo přehřátím by korozní plyn mohl uniknout do smyčky chladicí vody nebo do okolního prostředí. Důrazně doporučujeme sekundární skořepinu, dvou{2}}stěnnou konstrukci a monitorování vsunutých reklam. Pro méně důležité instalace je čidlo detekce netěsností (např. halogenový detektor plynu) instalováno v digestoři obklopující výměník.

Přísnost testování těsnosti: Výměník musí být testován na těsnost před instalací a v plánovaných intervalech (např. ročně nebo podle bezpečnostní politiky výrobce). Test se bude obvykle skládat z:

Natlakujte stranu trubice dusíkem na zkušební tlak (tj. . 1.1 x provozní tlak).

Pro hledání bublin lze svazek trubek ponořit (nebo lze použít mýdlový roztok) nebo lze použít hmotnostní spektrometr heliový test netěsnosti pro detekci s vysokou citlivostí.

Po instalaci otestujte stejným způsobem stranu pláště.

Sledovatelnost materiálu: Všechny díly z PTFE (trubky, trubkovnice, těsnění) budou certifikovány jako čistý PTFE bez jakéhokoli plniva nebo přebroušení. Jakákoli nečistota by mohla být iniciačním bodem selhání, pokud je přítomen reaktivní halogen.

Provozní monitorování: Často se kontroluje pH nebo vodivost výstupu chladicí vody. Pokud pH náhle klesne nebo vodivost stoupne, znamená to, že byla porušena stěna PTFE trubice a do chladicí smyčky uniká kyselý výfuk. Když je nástroj detekován, automaticky se zablokuje, aby se zastavila operace a vyčistilo výfukové potrubí.

Následné výhody Ochrana vakuových čerpadel a praček
PTFE výměník je klíčový, robustní a spolehlivý komponent, který chrání navazující vývěvu a životní prostředí. Ohřátý výfuk vstupující do pračky může mít za následek: Pokud není zajištěno chlazení

Tepelné poškození vnitřních částí skrubrů Mnoho mokrých myček má polypropylenové nebo PVC komponenty, které měknou při 60 stupních C a vyšších.

Nižší účinnost čištění: Halogenové plyny jsou lépe rozpustné ve studené vodě. Chlazení výfukových plynů na 30–40 stupňů zvyšuje účinnost odstraňování HCl, Cl2 a HF.

Porucha čerpadla: Suchá vakuová čerpadla používaná v polovodičových továrnách (např. šroubová čerpadla, zubová čerpadla) mají těsné vnitřní vůle. Prostředí uvnitř čerpadla je často horké a reaktivní plyny mohou korodovat a vytvářet usazeniny, které se mohou následně zadřít nebo kontaminovat olej čerpadla.

Výměník PTFE ochlazuje výfukové plyny na bezpečnou teplotu (obecně 50 stupňů), což umožňuje následné pračce a vývěvě pracovat v rámci jejich konstrukčních omezení, což minimalizuje údržbu a zabraňuje neplánovaným odstávkám.

Závěry: Chemicky imunní, základní pracovní kůň
Tepelný výměník z PTFE je základním, chemicky odolným tahounem pro řízení drsného, ​​multi-halogenového výfuku z plazmového leptacího nástroje. Je to jeden z chemicky nejobtížnějších proudů v celém zařízení na výrobu polovodičů. Chladí horké, korozivní plyny naplněné pevnými částicemi a lepkavými zbytky a odolává napadení fluorem, chlorem, bromem a jejich deriváty. Vertikální design, konstrukce trubek z PTFE a přísné postupy-testování těsnosti zajišťují spolehlivý a bezpečný provoz. Chemicky nejvíce inertní materiály chrání nejpokročilejší výrobu čipů – generující procesory, paměťové čipy a napájecí zařízení. PTFE výměník není jen komponenta, ale klíčová bezpečnost a ochrana životního prostředí, která umožňuje plazmové leptání, aniž by byla ohrožena čistota, bezpečnost a produktivita závodu.