همانطور که تولید نیمه هادی ها به سمت گره های فرآیند 3 نانومتری، 2 نانومتری و پیشرفته تر پیشرفت می کند، نوسانات دما به یک گلوگاه نامرئی تبدیل شده است که بازده تراشه را محدود می کند. خطاهای همپوشانی نانومتری در ماشینهای لیتوگرافی، رانش واکنش در محفظههای اچینگ و رسوب نازک نازک{3}} اغلب در اثر انحرافات دمایی بیش از 0.1± درجه ایجاد میشوند.
چیلر فرآیند نیمه هادی به عنوان تجهیزات اصلی مدیریت حرارتی-با دقت بالا عمل می کند. هنگامی که با سیال خنک کننده پرفلوئوروپلیاتر (PFPE)-با عملکرد بالا تطبیق داده میشود، یک سیستم حفاظت از دمای ثابت برای فرآیندهای نیمهرسانای پیشرفته تشکیل میدهد. این ترکیب برای رویههای حیاتی از جمله لیتوگرافی DUV/EUV، اچینگ و رسوب نازک{4}} ضروری است. این مقاله به طور حرفه ای اصل کار، ویژگی های اصلی، سناریوهای کاربردی و روند توسعه صنعت چیلر فرآیند و سیال خنک کننده PFPE را توضیح می دهد.
1. چیلر فرآیند نیمه هادی: کنترل دقیق دما
یک چیلر فرآیند نیمه هادییک دستگاه کنترل دمای-با دقت بالا و{1} بسیار تمیز است که مخصوصاً برای ساخت ویفرهای جلویی- طراحی شده است. متفاوت از چیلرهای آب صنعتی معمولی، دارای کنترل دمای زیر{4}درجه، خطوط لوله سیال فوق{{5} تمیز، و عملکرد پایدار 24 ساعته و بدون وقفه است که مستقیماً تکرارپذیری فرآیند و بازده تراشه را تعیین میکند.
1.1 اصل کاری: بسته-تبدیل حرارت حلقه برای نانومتر-پایداری دمای سطح
چیلر فرآیند نیمه هادی از چرخه تبرید فشرده سازی بخار و طراحی تبادل حرارتی دو حلقه- استفاده می کند:
1. حلقه فرآیند: سیال خنک کننده با خلوص بالا (آب PFPE / DI) از طریق اجزای کلیدی مانند لنزهای نوری لیتوگرافی، محفظه های اچینگ و حفره های واکنش رسوبی جریان می یابد، گرما را جذب کرده و به چیلر باز می گردد.
2. حلقه تبرید: متشکل از کمپرسورها، کندانسورها، اواپراتورها و دریچههای دریچه گاز، گرما را از طریق تغییر فاز مبرد از حلقه فرآیند به آب خنککننده خارجی منتقل میکند.
3. کنترل هوشمند دقیق: مجهز به حسگرهای دما PT1000 با وضوح بالا و الگوریتم کنترل چند مرحلهای PID، به نوسانات بار در میلیثانیه پاسخ میدهد و به دقت کنترل دمای فوقالعاده بالا 0.01 ± درجه 0.0 ± 0.0 درجه میرسد. فرآیند DUV به پایداری 0.05 ± درجه نیاز دارد، در حالی که لیتوگرافی EUV به ثبات دمای 0.01 ± درجه نیاز دارد.
1.2 مزایای فنی اصلی
دقت فوق العاده-کنترل دمای بالا: فرآیندهای پیشرفته 7 نانومتری/5 نانومتری به نوسان دمای مایع خنک کننده در ± 0.05 درجه نیاز دارند. سیستم های نوری EUV برای جلوگیری از تغییر شکل حرارتی و انحراف پوشش به پایداری 0.01 ± درجه نیاز دارند.
مدار سیال فوقالعاده تمیز: از فولاد ضد زنگ 316 لیتری، مواد خط لوله PFA/PVDF، مجهز به فیلتراسیون با راندمان 0.1 میکرومتر و رزین تبادل یونی استفاده میکند. برای جلوگیری از آلودگی ویفر، تعداد ذرات زیر 1 ذره در میلی لیتر و یون های فلزی را در 0.1ppb کنترل می کند.
عملکرد محدوده دمای وسیع: 20- درجه تا +80 درجه را پوشش میدهد، کاملاً با شرایط دمایی DUV (18 تا 22 درجه)، EUV (10- درجه تا 25 درجه) و اچینگ (40 تا 80 درجه) مطابقت دارد.
قابلیت اطمینان بالا و سازگاری با مواد: پشتیبانی از عملکرد مداوم 24/7 با طراحی اضافی، سازگار با PFPE، آب DI و سایر رسانه های خنک کننده. به طور گسترده با تجهیزات نیمه هادی خانگی مانند Naura، Advanced Micro{3}}تجهیزات ساخت و SMEE سازگار است.
1.3 سناریوهای کاربردی اصلی در ساخت نیمه هادی
چیلر فرآیند نیمه هادی پیکربندی استانداردی برای ساخت ویفر جلویی-است که چهار فرآیند اصلی را پوشش میدهد:
لیتوگرافی DUV / EUV: لنزهای پروجکشن، مراحل ویفر و منابع نور لیزر را برای تثبیت دمای نوری و اطمینان از دقت پوشش و یکنواختی عرض خط خنک می کند.
حکاکی خشک / مرطوب: الکترودهای RF و دیواره های محفظه را خنک می کند، دمای پلاسما را تثبیت می کند، سرعت اچ و یکنواختی مورفولوژی را بهینه می کند و از رانش حرارتی جلوگیری می کند.
رسوب لایه نازک CVD / PVD: دمای حفره واکنش را دقیقاً کنترل می کند تا از ضخامت و ترکیب یکنواخت لایه های اکسید سیلیکون و نیترید سیلیکون اطمینان حاصل کند و میزان نقص را کاهش دهد.
کاشت یون: منابع یونی و الکترودهای شتاب دهنده را خنک می کند تا انرژی پرتو یونی و ثبات عمق کاشت را تثبیت کند.
2. پرفلوئوروپلی اتر (PFPE): سیال خنک کننده ایده آل برای چیلر فرآیند نیمه هادی
پرفلوئوروپلیاتر (PFPE) یک ترکیب مولکولی فلوئوردار بالا است که از اتمهای کربن، فلوئور و اکسیژن تشکیل شده است. با ساختار مولکولی کاملاً فلورینه شده، دارای بی اثری شیمیایی شدید، عایق الکتریکی برتر و پایداری حرارتی دامنه وسیع-می باشد. PFPE به مایع خنک کننده اختصاصی ممتاز برای چیلر فرآیند نیمه هادی پیشرفته{4} تبدیل شده است، به ویژه برای الزامات سختگیرانه فرآیندهای پیشرفته DUV و EUV مناسب است.
2.1 مزیت ساختار مولکولی
عملکرد هسته PFPE از واحد تکرار کننده پرفلوئورواتر (-CF2-O-CF2-) ناشی میشود. پیوند شیمیایی C-F دارای انرژی پیوند فوق-با ثبات مولکولی عالی است. بدون اتمهای هیدروژن یا کلر فعال، PFPE اساساً از خوردگی شیمیایی، تجزیه و بارش ناخالصی جلوگیری میکند و کاملاً استانداردهای سازگاری فوقالعاده- تمیز و- صنعت نیمهرسانا را برآورده میکند.
2.2 ویژگی های کلیدی عملکرد PFPE
بی اثری شدید شیمیایی و سازگاری مواد
PFPE در برابر اسیدهای قوی، قلیایی های قوی، اکسیدان ها و اکثر حلال های آلی مقاومت می کند. این با فولاد ضد زنگ 316L، مهر و موم FKM/EPDM، خطوط لوله PFA/PVDF مورد استفاده در چیلر فرآیند سازگار است. پس از گردش طولانی مدت بیش از 1000 ساعت تورم، انحلال یا بارندگی رخ نمی دهد و تمیزی طولانی مدت خط لوله حفظ می شود.
عایق برق برتر
مقاومت حجمی بیشتر یا مساوی 10¹4 Ω·cm، قدرت دی الکتریک بزرگتر یا مساوی 60 کیلوولت/2.5 میلی متر. به مراتب بهتر از آب DI و روغن سیلیکون، PFPE میتواند مستقیماً با اجزای زنده مانند منابع نور لیتوگرافی و الکترودهای RF بدون اتصال کوتاه یا خطر نشت تماس برقرار کند و از محلولهای خنککننده مستقیم مایع پشتیبانی کند.
پایداری حرارتی فوقالعاده-
محدوده دمای عملیاتی پایدار: -80 درجه ~ +260 درجه، نقطه ریزش تا -97 درجه، نقطه جوش 200 تا 270 درجه. این سیالیت عالی را در دمای فوق{9}پایین و بدون کربن یا تبخیر در دمای بالا حفظ می کند، کاملاً با شرایط کاری EUV در دمای پایین (-10 درجه) و حکاکی در دمای بالا (80 درجه) سازگار است. هدایت حرارتی 0.07~0.09W/(m·K) و ظرفیت گرمایی ویژه بیشتر یا برابر با 1.0kJ/(kg·K) راندمان انتقال حرارت پایدار را تضمین می کند.
نوسانات کم، ایمنی محیطی و عمر طولانی
فشار بخار بسیار کم باعث کاهش تلفات تبخیر می شود و به مدت 3 تا 5 سال خدمات تعمیر و نگهداری رایگان در سیستم های گردش آب بندی شده به دست می آورد. داردODP=0، GWP پایین (<150), fully compliant with REACH, RoHS and SEMI S2 industry standards. Non-toxic and non-irritating, it is suitable for semiconductor cleanroom environments.
2.3 درجه اصلی PFPE برای چیلر نیمه هادی
سیالات خنک کننده نیمه هادی{0}PFPE معمولی عبارتند از Solvay Galden، 3M Novec و سری PFPE با خلوص بالا-. گریدهای مختلف بر اساس نقطه جوش و محدوده دما برای مطابقت با چیلر DUV/EUV انتخاب می شوند:
درجه حرارت پایین-: نقطه جوش 200 درجه، نقطه ریزش -97 درجه، مناسب برای لیتوگرافی DUV و فرآیندهای اچ.
درجه-درجه حرارت بالا: نقطه جوش تا 270 درجه، پایداری حرارتی عالی، ایده آل برای رسوب لایه نازک CVD/PVD.
داخلی{0}PFPE با خلوص بالا: خلوص 99.9999٪ (6N)، ناخالصی های فلزی کمتر از 0.1ppb، واجد شرایط برای فرآیندهای پیشرفته 14nm/7nm، که به طور گسترده توسط تولیدکنندگان چیلر داخلی اصلی تأیید شده است.
3. چیلر فرآیند نیمه هادی و PFPE: راه حل خنک کننده پیشرفته نیمه هادی
3.1 ارزش هم افزایی هسته ای
دقت کنترل دمای بالاتر: PFPE دارای ویسکوزیته کم و سیالیت بالا است که جریان پایدار و اختلاف فشار کم را در حلقه گردش چیلر تضمین می کند. همراه با چیلر بالا-±0.01 درجه، نوسانات دما را در محدوده ± 0.03 درجه نگه میدارد تا الزامات فرآیند شدید EUV را برآورده کند.
عملکرد تمیز-طولانی-: 6N{3}}PFPE با خلوص بالا با سیستم حلقه تمیز چیلر برای کنترل پایدار ذرات و یون های فلزی پس از کارکرد طولانی مدت، از بین بردن خطرات آلودگی میکرو{6} ویفر همکاری می کند.
قابلیت اطمینان تجهیزات بهبود یافته: سازگاری عالی با مواد از خوردگی خط لوله و تورم مهر و موم جلوگیری می کند، از عملکرد مداوم 24/7 پشتیبانی می کند و به 99.999٪ زمان کارکرد تجهیزات می رسد.
3.2 مقایسه PFPE در مقابل سیالات خنک کننده سنتی
| پارامتر | PFPE پرفلوئوروپلی اتر | DI Water | محلول آبی گلیکول | روغن سیلیکون |
|---|---|---|---|---|
| عملکرد عایق | عالی | رسانا | رسانا ضعیف | متوسط |
| بی اثری شیمیایی | عالی | میانگین | بیچاره | ژنرال |
| محدوده دمای عملیاتی | -80 درجه ~ +260 درجه | 5 درجه تا 90 درجه | -20 درجه ~ +120 درجه | -50 درجه ~ +180 درجه |
| سطح تمیزی | نیمه هادی درجه 6N | مقیاس بندی آسان | ناخالصی های یونی | خطر بارش |
| سناریوی کاربردی | فرآیند پیشرفته DUV / EUV | فرآیند بالغ 28 نانومتری | خنک کننده صنعتی | نیمه هادی-سطح میانی |
اطلاعات بیشتر برای PFPE دریافت کنید
4. وضعیت بازار و روند توسعه صنعت
4.1 الگوی بازار فعلی
چیلر فرآیند نیمه هادی: بازار جهانی تحت تسلط TAISEI ژاپن و آلمان Lauda است. تولیدکنندگان داخلی پیشرو شامل Tongfei Stock، Jingyi Equipment و Envicool هستند که بر تولید انبوه چیلرهای سطح DUV- تمرکز دارند. چیلر تجاری EUV هنوز در چین موجود نیست و در مرحله تحقیق و توسعه و تأیید نمونه اولیه باقی می ماند.
سیال خنک کننده PFPE: بازار جهانی مدت هاست در انحصار 3M و Solvay است. تولیدکنندگان چینی از فناوری اصلی عبور کردهاند و به تولید انبوه نیمهرساناهای-PFPE درجه با خلوص فوقالعاده-6N دست یافتهاند. PFPE داخلی گواهینامه تامین کنندگان اصلی چیلر و جایگزینی واردات را تسریع کرده است.
4.2 روندهای توسعه آینده
1.درایوهای ارتقای فرآیند پیشرفته-تقاضای نهایی بالا: با توسعه فرآیندهای 3 نانومتری/2 نانومتری، چیلر EUV به -10 درجه دمای پایین و ± 0.01 درجه فوق-کنترل دقیق، منطبق با GWP پایین-GWP، سیال فوقالعاده{{9}F با خلوص خنککننده بالا نیاز دارد.
2. جایگزینی تسریع شده داخلی: تولیدکنندگان داخلی PFPE با مارک های محلی چیلر برای ساخت زنجیره های تامین مدیریت حرارتی نیمه هادی مستقل که به طور گسترده در کارخانه های ویفر DUV داخلی استفاده می شود، همکاری می کنند.
3. پایین-GWP و Eco-بهروزرسانی دوستانه: مقررات جهانی انتشار فلوئور، پایین-GWP (<150) PFPE as the mainstream direction. Domestic brands optimize molecular structure to balance environmental performance and thermal management efficiency.
5. نتیجه گیری
چیلر فرآیند نیمه هادی، ستون فقرات کنترل دما در تولید ویفر است، در حالی که پرفلوئوروپلی اتر (PFPE) به عنوان محیط خنک کننده با عملکرد بالا{0}بهینه عمل می کند. راه حل ترکیبی، مدیریت حرارتی با دقت بالا، فوق- بسیار تمیز و بسیار قابل اعتماد برای لیتوگرافی DUV/EUV، اچینگ و فرآیندهای رسوب گذاری را ارائه می دهد که مستقیماً بر عملکرد تراشه و قابلیت فرآیند تأثیر می گذارد.
در حال حاضر، چین به جایگزینی محلی در چیلر فرآیند DUV و درجه PFPE{0}}نیمه هادی دست یافته است. محصولات سطح EUV{2}}در دوره پیشرفت کلیدی هستند. با پیشرفت زنجیره صنعتی نیمه هادی خانگی، چیلر فرآیندی با خلوص پایین-GWP فوق العاده-PFPE با خلوص بالا + لوکیشن بالا-به روند اصلی تبدیل خواهد شد و از توسعه مستقل و قابل کنترل تولید نیمه هادی های پیشرفته چین پشتیبانی می کند.
به عنوان یک تامین کننده پیشرو مایع PFPE، ما چیزی بیش از یک محصول ارائه می دهیم-برای موفقیت مدیریت حرارتی شما مشارکتی ارائه می دهیم.
کیفیت گواهی شده و انطباق جهانی:سیالات ما تحت کنترل کیفیت دقیق با گواهینامه UL، CE، ISO، CCC تولید می شوند. ما اسناد نظارتی کامل (MSDS، COA) را برای پشتیبانی از نیازهای انطباق شما ارائه می کنیم.
زنجیره تامین انبوه قابل اعتماد: ما از نیازهای مایع انتقال حرارت OEM با بستهبندی انعطافپذیر و پرهزینه-بستهبندی مؤثر-از بشکههای 5 کیلوگرمی/25 کیلوگرمی تا ایزوتانکهای فله{4}} پشتیبانی میکنیم{4}}که از تامین ایمن برای خط تولید شما اطمینان حاصل میکند.
همکاری فنی متخصص:با حمایت یک تیم تحقیق و توسعه قوی برای پشتیبانی از خدمات OEM و ODM، ما بر روی فرمولبندیهای سفارشی همکاری میکنیم و مهندسی کاربردی عمیق- را برای بهینهسازی عملکرد سیستم شما ارائه میکنیم.
