The Developer Bath Temperature Challenge
Vývoj fotolitografie vyžaduje kontrolu teploty v rozmedzí ±0,5 stupňa pre konzistentnú jednotnosť CD. Ponorný ohrievač, ktorý to udržuje, funguje v agresívnych zásadách, ktoré napádajú väčšinu technických materiálov. Polovodičové závody sa zhodli na jednom riešení: PTFE výmenníky tepla.
Prečo alternatívne materiály zlyhávajú
Vývojka KOH s koncentráciou 20-45 % a 40-80 stupňovým útokom na materiály na báze oxidu kremičitého. Kremenné výmenníky tepla sa rozpúšťajú. TMAH pri 2,38% a 60-70 stupňoch kombinuje alkalickú hydrolýzu s organickou solvatáciou, čím degraduje mnoho polymérov.
Nerezová oceľ zlyhá v dôsledku praskania žieravinou z korózie. Kombinácia vysokého pH, zvýšenej teploty a zvyškového výrobného napätia iniciuje medzikryštalické trhliny po mesiacoch zdanlivo stabilnej prevádzky. Výsledné uvoľnenie kovových iónov kontaminuje kúpele, kde sa tolerancie merajú v dieloch na bilión.
Titán podlieha vodíkovému krehnutiu v horúcich alkalických podmienkach. Kremeň sa pomaly rozpúšťa a uvoľňuje častice oxidu kremičitého chemicky identické s materiálom plátku, čo sťažuje detekciu defektov.
Tabuľka 1: Kompatibilita materiálov vo vývojových kúpeľoch
| Materiál | 45% KOH pri 80 stupňoch | 2,38 % TMAH pri 70 stupňoch | Riziko kontaminácie |
|---|---|---|---|
| SS 316L | Žieravý SCC | Mierna korózia | Fe, Ni, Cr ióny |
| titán | Vodíkové skrehnutie | Pomalý útok | Ti ióny |
| Kremeň | Rozpustenie | Pomalé rozpúšťanie | Si častice |
| PVDF | Zmäkčovanie | Mierny opuch | Organické vylúhovateľné látky |
| PTFE | Inertný | Inertný | žiadne |
Nulová tvorba častíc
Jedna častica z degradujúceho povrchu výmenníka tepla vytvára na doštičkách ničivé defekty v hodnote desiatok tisíc dolárov. Kovové ohrievače neustále vytvárajú korózne častice. Kremeň pri alkalickom pôsobení uvoľňuje častice oxidu kremičitého.
PTFE výmenník tepla nevytvára žiadne korózne častice. Plne fluórovaný povrch nereaguje s KOH ani TMAH. Hladkosť povrchu zostáva nezmenená počas rokov nepretržitého ponorenia.
Tepelná stabilita bez degradácie
Polovodičové závody prevádzkujú vývojové kúpele nepretržite niekoľko týždňov. Kovové výmenníky tepla vykazujú čas{1}}závislú degradáciu: žieravá korózia stenčuje steny rúrok a zdrsňuje povrchy, čo spôsobuje posun koeficientov prenosu tepla smerom nadol.
Tepelný výmenník z PTFE nevykazuje žiadnu časovo{0}}závislú degradáciu služby vývojára. Koeficient prestupu tepla v prvý deň zostáva po piatich rokoch nezmenený. Táto predvídateľnosť zjednodušuje procesné inžinierstvo. Tepelné modely nepotrebujú faktor starnutia. Plány údržby sa riadia výrobnými požiadavkami, nie degradáciou zariadenia.
Overenie v teréne vo výrobe 300 mm
Výrobca DRAM hodnotil materiály pre novú 300 mm vývojársku stanicu. Testovacie kupóny z nehrdzavejúcej ocele, titánu a PTFE boli ponorené do 2,38 % TMAH pri 70 stupňoch na 1000 hodín s pravidelnou analýzou roztoku.
Nerezová oceľ uvoľnila železo a nikel prekračujúce špecifikácie kontaminácie do 200 hodín. Titán uvoľňuje detekovateľné titánové ióny. PTFE neuvoľňuje žiadne detekovateľné kovové nečistoty. Fabrika štandardizovaná na PTFE výmenníky tepla vo všetkých kúpeľoch vývojky, čím sa eliminuje kontaminácia ako premenná pri riešení problémov s CD.
Zhrnutie
Polovodičové továrne sú štandardizované na PTFE výmenníkoch tepla pre KOH a TMAH vývojové kúpele, pretože žiadny alternatívny materiál nespĺňa súčasne chemickú kompatibilitu, nulovú kontamináciu a dlhodobú{0}}stabilitu.
Výmenník tepla PTFE je chemicky inertný vo všetkých podmienkach vývojky. Do kúpeľa nevstupujú žiadne kovové ióny ani častice. Tepelný výkon zostáva stabilný na neurčito.
Technické údaje pre dimenzovanie PTFE výmenníka tepla vo vývojovom kúpeli sú k dispozícii po predložení chémie, objemu kúpeľa, prevádzkovej teploty a dostupných špecifikácií vykurovacieho média.
