Jak fluoropolymerové výměníky podporují mokré leptání nitridu a oxidu křemíku ve Fabs?

V polovodičových továrnách se pro mokré leptání používají dvě klasické chemie: horká kyselina fosforečná k odlupování nitridu křemíku a kyselina fluorovodíková k leptání oxidu křemíku. Oba jsou velmi agresivní a vyžadují materiál výměníku tepla, který nekoroduje ani neznečišťuje.

Techniky mokrého leptání
Mokré leptání je proces používaný k selektivnímu odstraňování materiálů z povrchu destičky při výrobě polovodičů. Dvě běžná leptadla používaná na mokrých stolicích pro výrobu plátků jsou kyselina fosforečná (H3PO4) pro leptání nitridem křemíku a kyselina fluorovodíková (HF) pro leptání oxidem křemíku. Obě kyseliny jsou velmi agresivní a vyžadují výměníky tepla, které odolají jejich korozivním účinkům.

Odstranění nitridů leptáním kyselinou fosforečnou
Leptání Si3N4. Kyselina fosforečná se obecně používá v koncentraci 85 % a zahřívá se na 150-180 stupňů. Vysoká teplota a agresivní charakter kyseliny často vede ke specifikaci PFA (perfluoralkoxy) výměníků. Polytetrafluoretylen ( PTFE ) je odolný vůči kyselině fosforečné , ale jeho maximální teplotní hodnocení je 110 C , a proto není vhodný pro tuto vysokoteplotní aplikaci . Výměníky PFA však mohou být provozovány nepřetržitě při vyšším teplotním limitu ~ 260 stupňů a jsou proto vhodné pro manipulaci s horkou kyselinou fosforečnou bez poškození.

Leptání kyselinou fluorovodíkovou pro odstranění oxidů
HF leptání se obecně provádí při teplotě okolí nebo při poněkud zvýšených teplotách. PTFE a PFA jsou stejně dobře vhodné pro řízení HF. PTFE se používá častěji, protože je levnější a poskytuje dostatečnou odolnost při nižších teplotách. Hlavním problémem HF leptání není teplota, ale schopnost materiálu odolávat agresivitě HF. PTFE i PFA jsou poměrně odolné vůči HF, což znamená, že výměník tepla se nepoškodí a neznečistí proces leptání.

Výhoda fluoropolymeru
PTFE a PFA jsou také vynikající pro kyselinu fosforečnou a kyselinu fluorovodíkovou, a jsou proto nepostradatelné pro postupy leptání polovodičů. Použití těchto materiálů ve fluoropolymerových výměnících tepla pro leptání nitridu křemíku a oxidů poskytuje mnoho hlavních výhod:

Odolnost proti korozi: PFA a PTFE jsou zcela odolné vůči korozivním účinkům horké kyseliny fosforečné a HF. Kovové výměníky by rychle korodovaly, což by způsobilo kontaminaci procesu a možné vady plátku.

Provoz bez kontaminace-: Fluoropolymery jsou inertní a neuvolňují do roztoku ionty, takže proces leptání je čistý a stabilní. Stopová kontaminace z kovů může způsobit vážné nedostatky, díky čemuž jsou fluoropolymerové výměníky tepla vynikající pro leptání nitridu a oxidu křemíku.

Stabilní regulace teploty Fluoropolymerové výměníky tepla udržují teplotní stabilitu pro konzistentní rychlosti leptání. Tato regulace teploty je zásadní pro zajištění homogenního leptání na plátku a pro zachování přesnosti procesu.

Výběr materiálu pro typická leptadla polovodičů
Rozsah teplot leptadla Doporučený materiál výměníku tepla
Kyselina fosforečná (85%) 150-180 stupňů PFA
Kyselina fluorovodíková (HF) PTFE, PFA při pokojové teplotě
Kyselina dusičná (HNO3) Pokojová tepl. PTFE, PFA
Závěr
Přesné mokré leptání bez kontaminace- je při výrobě polovodičů zásadní a fluoropolymerové výměníky tepla, zejména PTFE a PFA, jsou klíčem k tomuto procesu. Jsou odolnější vůči horké kyselině fosforečné a kyselině fluorovodíkové, což umožňuje konstantní teplotu procesu a žádnou kontaminaci kovy. Materiály výměníků tepla v polovodičových továrnách jsou vybírány na základě chemické agresivity leptadel a požadavků na čistotu procesů. Fluorpolymerové výměníky jsou preferovaným materiálem pro nitridové a oxidové leptání.