Kehittäjäkylvyn lämpötilahaaste
Fotolitografian kehitys vaatii lämpötilan säätöä ±0,5 asteen sisällä tasaisen CD-tasaisuuden takaamiseksi. Tätä ylläpitävä uppolämmitin toimii aggressiivisessa alkalissa, joka hyökkää useimpiin teknisiin materiaaleihin. Puolijohdelämmönvaihtimet ovat yhtyneet yhteen ratkaisuun: PTFE-lämmönvaihtimiin.
Miksi vaihtoehtoiset materiaalit epäonnistuvat
KOH-kehite 20-45 %:n pitoisuudella ja 40-80 asteen lämpötilalla syö piidioksidipohjaisia materiaaleja. Kvartsilämmönvaihtimet liukenevat. TMAH 2,38 %:ssa ja 60-70 asteessa yhdistää alkalisen hydrolyysin orgaaniseen solvataatioon, mikä hajottaa monia polymeerejä.
Ruostumaton teräs hajoaa syövyttävän jännityskorroosiohalkeilun vuoksi. Korkean pH:n, kohonneen lämpötilan ja jäännösvalmistusjännityksen yhdistelmä saa aikaan rakeiden välisiä halkeamia kuukausien näennäisen vakaan toiminnan jälkeen. Tuloksena oleva metalli-ionien vapautuminen saastuttaa kylpyjä, joissa toleranssit mitataan osina biljoonaa kohti.
Titaani kärsii vetyhaurastumisesta kuumissa alkalisissa olosuhteissa. Kvartsi liukenee hitaasti vapauttaen piidioksidihiukkasia, jotka ovat kemiallisesti identtisiä kiekkomateriaalin kanssa, mikä vaikeuttaa vikojen havaitsemista.
Taulukko 1: Materiaalien yhteensopivuus kehittäjäkylvyissä
| Materiaali | 45 % KOH 80 asteessa | 2,38 % TMAH 70 asteessa | Saastumisriski |
|---|---|---|---|
| SS 316L | Kaustinen SCC | Kohtalainen korroosio | Fe-, Ni-, Cr-ionit |
| Titaani | Vetyhaurastumista | Hidas hyökkäys | Ti-ionit |
| Kvartsi | Liukeneminen | Hidas liukeneminen | Si-hiukkasia |
| PVDF | Pehmennys | Kohtalainen turvotus | Orgaaniset liuotusaineet |
| PTFE | Inertti | Inertti | Ei mitään |
Nollahiukkasten tuottaminen
Yksittäinen hiukkanen hajoavasta lämmönvaihtimen pinnasta aiheuttaa kymmenien tuhansien dollarien arvoisia tappavia vikoja kiekkoihin. Metalliset lämmittimet tuottavat jatkuvasti korroosiopartikkeleita. Kvartsi vapauttaa piidioksidihiukkasia alkalisen vaikutuksen alaisena.
PTFE-lämmönvaihdin ei tuota korroosiopartikkeleita. Täysin fluorattu pinta ei reagoi KOH:n tai TMAH:n kanssa. Pinnan sileys pysyy muuttumattomana vuosien jatkuvan upottamisen aikana.
Lämpöstabiilisuus ilman hajoamista
Puolijohdevalmistajat käyttävät kehitekylpyjä jatkuvasti viikkoja. Metalliset lämmönvaihtimet hajoavat ajasta{1}}riippuvaisesti: syövyttävä korroosio ohenee putken seiniä ja karhentaa pintoja, jolloin lämmönsiirtokertoimet ajautuvat alaspäin.
PTFE-lämmönvaihdin ei näytä ajasta{0}}riippuvaa huononemista kehittäjäpalvelussa. Ensimmäisen päivän lämmönsiirtokerroin pysyy ennallaan viiden vuoden jälkeen. Tämä ennustettavuus yksinkertaistaa prosessisuunnittelua. Lämpömallit eivät tarvitse ikääntymistekijää. Huoltoaikataulut noudattavat tuotantovaatimuksia, eivät laitteiden huonontumista.
Kenttävarmennus 300 mm:n tuotannossa
DRAM-valmistaja arvioi materiaalit uudelle 300 mm:n kehitysasemalle. Ruostumattoman teräksen, titaanin ja PTFE:n testikupongit upotettiin 2,38-prosenttiseen TMAH:iin 70 asteessa 1 000 tunniksi tavallisella liuosanalyysillä.
Ruostumattomasta teräksestä vapautunut rauta ja nikkeli ylittävät kontaminaatiovaatimukset 200 tunnissa. Titaanista vapautui havaittavia titaani-ioneja. PTFE ei vapauttanut havaittavia metallisia epäpuhtauksia. Fab on standardoitu PTFE-lämmönvaihtimiin kaikissa kehitekylpyissä, mikä eliminoi kontaminaatiot muuttujana CD-vianmäärityksessä.
Yhteenveto
Puolijohdekankaat ovat standardoituja KOH- ja TMAH-kehitekylpyjen PTFE-lämmönvaihtimiin, koska mikään vaihtoehtoinen materiaali ei täytä kemiallista yhteensopivuutta, nollakontaminaatiota ja pitkäaikaista{0}}stabiilisuutta samanaikaisesti.
PTFE-lämmönvaihdin on kemiallisesti inertti kaikissa kehitysolosuhteissa. Kylpyyn ei pääse metalli-ioneja tai hiukkasia. Lämpöteho pysyy vakaana loputtomiin.
Kehitekylvyn PTFE-lämmönvaihtimen mitoitusta koskevat tekniset tiedot ovat saatavilla kemian, kylvyn tilavuuden, käyttölämpötilan ja käytettävissä olevan lämmitysaineen tekniset tiedot.
