কিভাবে একটি PTFE হিটারের ঠান্ডা প্রতিরোধ এর গরম প্রতিরোধের সাথে তুলনা করে এবং কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ?

আরসিএ ক্লিন হল মৌলিক, দুই-পদক্ষেপের রাসায়নিক পদ্ধতি যা একটি সিলিকন ওয়েফারকে একটি পারমাণবিকভাবে নিষ্ক্রিয় পৃষ্ঠে নামিয়ে দেয়, যা পরবর্তীতে বিলিয়ন-ডলারের ট্রানজিস্টর তৈরির জন্য প্রস্তুত। SC1 (অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড/হাইড্রোজেন পারক্সাইড) জৈব কণা অপসারণ করতে, SC2 (হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড/হাইড্রোজেন পারক্সাইড) ধাতব আয়ন অপসারণ করতে ব্যবহৃত হয়। উভয় স্নান 70-80 ডিগ্রী গরম করা হয় এবং অত্যন্ত ক্ষয়কারী এবং অক্সিডাইজিং হয়। এই অত্যাবশ্যক ক্লিনিং ট্যাঙ্কের মধ্যে নিমজ্জন হিটারটি অবশ্যই রাসায়নিক বিশুদ্ধতার দুর্ভেদ্য দুর্গ হতে হবে, কোনো ধাতব আয়ন বা কণাকে ওয়েফারে ফিরে যেতে দেবে না। PTFE এবং এর উচ্চ বিশুদ্ধতা আপেক্ষিক PFA হল সেই উপকরণ যা এই সর্বোচ্চ প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

RCA ক্লিনিং প্রসেস: SC1 এবং SC2 বাথ
RCA ক্লিন, 1970-এর দশকে RCA ল্যাবরেটরিজ-এ Werner Kern দ্বারা বিকশিত, সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব্রিকেশনে প্রাক-ডিফিউশন ওয়েফার পরিষ্কারের জন্য সোনার মান হিসেবে রয়ে গেছে। পদ্ধতিটি পরপর দুটি গরম রাসায়নিক স্নানের সমন্বয়ে গঠিত:

SC1 (স্ট্যান্ডার্ড ক্লিন 1) অ্যামোনিয়াম হাইড্রক্সাইডের মিশ্রণ (NH 4 OH); হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H 2 O 2); deionised (DI) জল; সাধারণত 1:1:5 অনুপাতে। স্নান 70-80oC তাপমাত্রায় গরম করা হয়। SC1 হল ক্ষারীয় (pH ~ 10-11) এবং উল্লেখযোগ্যভাবে অক্সিডাইজিং। এটি জৈব অবশিষ্টাংশ, কণা এবং নির্দিষ্ট ধাতুগুলিকে সারফেস এচিংয়ের সাথে মিলিত জারণ দ্বারা অপসারণ করে। হাইড্রোজেন পারক্সাইড উচ্চ তাপমাত্রায় সহজেই পচে যায় এবং এইভাবে স্নানকে রাসায়নিকভাবে আক্রমণাত্মক এবং স্বল্পস্থায়ী করে তোলে।

SC2 (স্ট্যান্ডার্ড ক্লিন 2): হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl), হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H2O2) এবং DI জলের মিশ্রণ সাধারণত 1:1:6 অনুপাতে। এছাড়াও 70-80 ডিগ্রিতে উত্তপ্ত। SC2 তীব্রভাবে অক্সিডাইজিং এবং অম্লীয় (pH≈1−2)। এটি এসসি 1 এর পরে ওয়েফার পৃষ্ঠে অবশিষ্ট ক্ষার এবং রূপান্তরিত ধাতব আয়ন (যেমন, লোহা, তামা, নিকেল, ক্রোমিয়াম) নির্মূল করে।

প্রতিটি পর্যায় পরে ওয়েফারগুলি অতি বিশুদ্ধ জল দিয়ে ধুয়ে ফেলা হয়। সম্মিলিত SC1/SC2 প্রক্রিয়ার ফলে একটি সিলিকন পৃষ্ঠ হয় যার সুরক্ষার জন্য একটি পাতলা রাসায়নিক অক্সাইড থাকে এবং সাধারণত কণা এবং ধাতব দূষণের খুব কম মাত্রা থাকে<1010 atoms/cm2 for metals and no particles larger than 0.1 µm.

এর জন্য এই টবগুলি গরম করা প্রয়োজন। রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘরের তাপমাত্রায় খুব মন্থর এবং পরিষ্কার করার কার্যকারিতা কম। প্রতিক্রিয়াগুলি সর্বোত্তম হারে 70-80 ডিগ্রিতে সঞ্চালিত হয় এবং ওয়েফার পৃষ্ঠটি ভাল কন্ডিশনযুক্ত। কিন্তু উচ্চ তাপমাত্রা হাইড্রোজেন পারক্সাইডের ভাঙ্গন এবং রাসায়নিকের ক্ষয়কারীতাকে ত্বরান্বিত করে। নিমজ্জন হিটার অবশ্যই স্নানকে দূষিত না করে এই পরিবেশের প্রতিরোধী হতে হবে।

কেন SC1 এবং SC2 বাথের জন্য শিল্পের মান একটি PTFE (PFA) হিটার
PTFE হিটার SC1 SC2 ক্লিনিং সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশন শক্তিশালী ক্ষার (SC1) এবং শক্তিশালী অ্যাসিড (SC2) এবং উচ্চ তাপমাত্রায় ঘনীভূত হাইড্রোজেন পারক্সাইডের জন্য রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় উপাদানের দাবি করে। এই পরিষেবাটি প্রদান করার সর্বোত্তম উপায় হল পারফ্লুরোঅ্যালকক্সি (PFA), একটি গলিত প্রক্রিয়াযোগ্য ফ্লুরোপলিমার যা PTFE-এর মতো। যেহেতু শব্দটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত হয়, সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে হিটারগুলিকে প্রায়ই "PTFE হিটার" বলা হয় যদিও এটি PFA ভিজে যায়।

ক্ষার এবং অ্যাসিড অক্সিডাইজিং স্নানের রাসায়নিক প্রতিরোধ
PFA সম্পূর্ণরূপে SC1 এবং SC2 রসায়নের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ:

SC1 প্রতিরোধ: অ্যামোনিয়াম হাইড্রক্সাইড একটি শক্তিশালী ভিত্তি। হাইড্রোজেন পারক্সাইড একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজার। মিশ্রণটি বেশিরভাগ ধাতু এবং অনেক পলিমারের জন্য অত্যন্ত ক্ষয়কারী। উত্তপ্ত SC1 এর সাথে দীর্ঘস্থায়ী যোগাযোগের পরে PFA কোন অবনতি, শোথ বা ওজন হ্রাস দেখায়নি।

SC2 প্রতিরোধ: স্টেইনলেস স্টীল, টাইটানিয়াম এবং এমনকি কিছু নিকেল ধাতুগুলি 70-80 ডিগ্রিতে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দ্বারা দ্রুত আক্রমণ করে। PFA HCl এবং H₂O₂ এর অক্সিডাইজিং প্রভাব প্রতিরোধী।

ধাতব হিটারের তুলনায়, একটি পিএফএ খাপ স্নানের মধ্যে একেবারে কোনও ধাতব আয়ন প্রবর্তন করে না। এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ যে কোনো লোহা, নিকেল, ক্রোমিয়াম বা তামার আয়ন একটি হিটার থেকে লিচ করা হলে পরিষ্কারের সময় ওয়েফার পৃষ্ঠে পুনরায় জমা হবে, যা SC2 ধাতু অপসারণ পর্বের লক্ষ্যকে দুর্বল করবে।

অতি-মসৃণ অ-ছিদ্রযুক্ত পৃষ্ঠ কণা উত্পাদন
PFA একটি মসৃণ, নন- ছিদ্রযুক্ত পৃষ্ঠ ফিনিস (সাধারণত Ra ? 0.5 µm) সহ এক্সট্রুড বা মেশিন করা হয়। পৃষ্ঠ থেকে স্নানের মধ্যে কোন কণা বা ফ্লেক্স নির্গত হয় না। মেটাল হিটার, তবে, পিটিং বা অক্সাইড স্কেল তৈরি করতে পারে যা ছোট কণা ছুঁড়তে পারে। যদি আবরণটি আপস করা হয়, PTFE-কোটেড মেটাল হিটার (একটি ধাতব কোরের উপর ফ্লুরোপলিমারের পাতলা স্তর) এখনও কণা তৈরি করতে পারে। কঠিন PFA খাপ একজাতীয় এবং স্তরে বিভক্ত হয় না।

সম্পূর্ণ নিষ্কাশনযোগ্য, ফাটল-বিনামূল্যে ডিজাইন
সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহারের জন্য পিএফএ নিমজ্জন হিটারগুলি ফাটল ছাড়াই নির্মিত হয়। হিটার অ্যাসেম্বলিতে যে কোনো ফাটল, সীম বা মৃত-পা অবশিষ্ট পরিষ্কার করার রাসায়নিক বা আর্দ্রতা ধরে রাখবে, যা পরবর্তী স্নানকে দূষিত করতে পারে বা ব্যাকটেরিয়া জন্মাতে পারে (DI ওয়াটার রিনসে)। হিটারের ভেজা পৃষ্ঠগুলি মসৃণ, অবিচ্ছিন্ন এবং সম্পূর্ণ নিষ্কাশনযোগ্য। মাউন্টিং ফ্ল্যাঞ্জ সাধারণত উচ্চ-বিশুদ্ধতা PFA বা ইলেক্ট্রোপলিশ স্টেইনলেস স্টিল এবং তরল স্তরের উপরে থাকে। একটি PFA ঠোঁট সীল রাসায়নিকের সাথে যোগাযোগ থেকে ধাতুকে রাখে।

বিশুদ্ধতা নোট: ক্লিনরুম সমাবেশ, পরীক্ষা এবং ডাবল ব্যাগিং
SC1 এবং SC2 স্নানে ব্যবহারের জন্য PFA হিটার খুব পরিষ্কার পরিস্থিতিতে তৈরি এবং প্যাকেজ করতে হবে। নিম্নলিখিত প্রোটোকল সেমিকন্ডাক্টর গ্রেড সরঞ্জামের জন্য প্রচলিত:

সমাবেশ পরিবেশ হিটার সমাবেশ একটি ISO ক্লাস 5 (ক্লাস 100) বা আরও ভালো ল্যামিনার ফ্লো ক্লিনরুমে করা হয়। সমস্ত সমাবেশ কর্মীরা ক্লিনরুমের পোশাক পরিধান করে (খরগোশের স্যুট, গ্লাভস, মুখোশ) এবং কণার পরিচয় এড়াতে কঠোর নিয়ম মেনে চলে।

Testing of particle and metal ions: After installation the heater is flushed with ultra pure water. The rinse water is tested for particle counts (e.g., ≥0.1 µm particles per cm² of wetted surface) and for extractable metal ions using ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry). Typical acceptability criteria: < 10 particles >0.1 µm/cm^2 < 1 অংশ-প্রতি-বিলিয়ন ট্রানজিশন মেটাল।

ডাবল ব্যাগিং: পরিষ্কার, শুকনো এবং পরীক্ষিত হিটারটি ESD নিরাপদ, কম-কণা পলিথিনের প্রথম পরিষ্কার ভিতরের ব্যাগে সিল করা হয়। ভিতরের ব্যাগ তাপীয়ভাবে সিল করা হয়। ব্যাগযুক্ত হিটারটি তারপরে একটি সেকেন্ডে, পরিষ্কার বাইরের ব্যাগে রাখা হয় এবং আবার সিল করা হয়। উভয় ব্যাগেই হিটারের ক্রমিক নম্বর, পরিচ্ছন্নতা শংসাপত্রের তারিখ এবং পরিচালনার নির্দেশাবলী (যেমন, "শুধুমাত্র ক্লিনরুমে খুলুন") দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে।

বাইরের প্যাকেজিং: যান্ত্রিক ক্ষতি কমানোর জন্য ডাবল ব্যাগের হিটারটিকে একটি ফোমের রেখাযুক্ত শিপিং পাত্রে স্থাপন করা হয়।

হিটারটি গ্রাহককে সিল করা টুইন ব্যাগে সরবরাহ করা হয়। হিটারটিকে একটি পাস-থ্রু বা গাউনিং এরিয়া দিয়ে ফ্যাব ক্লিনরুমে আনা হয়। ক্লিনরুমে প্রবেশের সময় বাইরের ব্যাগটি সরানো হয় এবং ভিতরের ব্যাগটি শুধুমাত্র ভেজা বেঞ্চের ভিতরে ইনস্টলেশন পয়েন্টে খোলা হয়। এই কঠোর পদ্ধতির গ্যারান্টি দেয় যে হিটারটি SC1 বা SC2 স্নানকে দূষিত করে না।

SC1/SC2 পরিষেবার জন্য হিটার ডিজাইনের বৈশিষ্ট্য।
বৈশিষ্ট্য প্রয়োজন কারণ
ভেজা পদার্থ সলিড PFA (perfluoroalkoxy) বা PTFE রাসায়নিক জড়, কম কণা উৎপাদন, ধাতব আয়ন নেই
শেথ ওয়াট ঘনত্ব < 5 W/cm2 (সাধারণ 3-4 W/cm2) H 2 O 2 গরম করার উপাদানের স্থানীয় ফুটন্ত এবং তাপীয় ক্ষয় রোধ করে জ্যাকেট পি-এর ভিতরে সম্পূর্ণরূপে এনক্যাপসুলেটেড নিকেল-ক্রোমিয়াম (NiCr) খাদ ক্ষয় প্রতিরোধী।
কোল্ড জোন (উষ্ণ নয়) তরল স্তরের উপরে দৈর্ঘ্য 150 মিমি এর চেয়ে বেশি বা সমান
মাউন্ট ফ্ল্যাঞ্জ পিএফএ বা ইলেক্ট্রোপলিশড 316L এসএস (তরল উপরে) রাসায়নিক প্রতিরোধের; যদি ধাতব, ধোঁয়া থেকে সরানো হয়
সারফেস ফিনিশ Ra=0.5 µm সর্বোচ্চ, ভেজা পথে কোনও ফাটল বা থ্রেড নেই অবশিষ্টাংশ তৈরি করা-এবং কণা আটকানো রোধ করে
তারের নমনীয় পিএফএ জ্যাকেট, ক্লিনরুম-গ্রেডের নিরোধক স্প্ল্যাশ রাসায়নিক কম আউটগ্যাসিং প্রতিরোধী
টার্মিনাল বক্স বাহ্যিক ভেজা বেঞ্চ, আইপি65 তে সিল করা বা আরও ভাল ক্ষয়কারী ধোঁয়া থেকে বৈদ্যুতিক সংযোগ রক্ষা করে
ওয়েফার পরিষ্কারের ক্ষেত্রে স্থিতিশীল, বিশুদ্ধ তাপের ভূমিকা
PFA হিটার SC1 এবং SC2 স্নানে স্থিতিশীল এবং অভিন্ন তাপ দিতে ব্যবহৃত হয়। স্নানের তাপমাত্রা সাধারণত পিএফএ প্রলিপ্ত বা পিএফএ এনকেসড থার্মোকল সহ একটি পিআইডি কন্ট্রোলার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। সেটপয়েন্টটি ±0.5 ডিগ্রির মধ্যে রাখা হয়। এই স্থিতিশীলতা খুবই গুরুত্বপূর্ণ কারণ:

SC1 কার্যকারিতা: SC1 স্নান কণাকে উত্তোলন করে এবং সঠিক তাপমাত্রায় (70-80 ডিগ্রি) একটি নিয়ন্ত্রিত সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তর তৈরি করে। খুব ঠান্ডা এবং কণা সব সরানো হয় না. যদি এটি অত্যধিক গরম হয়, তাহলে পারক্সাইড খুব দ্রুত পচে যায়, যা স্নানের আয়ু কমিয়ে দেয় এবং ওয়েফার পৃষ্ঠকে রুক্ষ করে তুলতে পারে।

SC2 দক্ষতা: ধাতু আয়ন নির্মূলের গতিবিদ্যায় তাপমাত্রা একটি ফ্যাক্টর। একটি ধ্রুবক, একজাতীয় স্নানের তাপমাত্রা ওয়েফারের সম্পূর্ণ ব্যাচের জন্য পুনরুত্পাদনযোগ্য, অনুমানযোগ্য ধাতু অপসারণ প্রদান করে।

স্নানের দীর্ঘায়ু: তাপমাত্রা যত বেশি হয়, হাইড্রোজেন পারক্সাইড তত দ্রুত ভেঙে যায়। হিটার সেটপয়েন্ট ঠিকভাবে বজায় রাখতে পারে, ওভারশুট ছাড়াই, পারক্সাইডের বর্জ্য কমিয়ে এবং স্নানের আয়ু দীর্ঘায়িত করতে পারে।

পিএফএ হিটার হল একটি রাসায়নিকভাবে শান্ত, কণামুক্ত উষ্ণতার দ্বীপ যা ওয়েফারের ত্রুটিহীন পৃষ্ঠ থেকে দূষকদের প্রতিটি শেষ পরমাণু বের করার জন্য প্রয়োজনীয় সুনির্দিষ্ট, বিশুদ্ধ তাপ ছাড়া আর কিছুই দেয় না।

SC1/SC2-তে অন্যান্য হিটার সামগ্রীর সাথে তুলনা
উপাদান SC1 (ক্ষারীয় অক্সিডাইজিং) SC2 (অ্যাসিডিক অক্সিডাইজিং) কণার ধাতু আয়ন রিলিজ জেনারেশন ফ্যাব গ্রহণ
ভাল পিএফএ/পিটিএফই সলিড এক্সেলেন্ট নন স্ট্যান্ডার্ড খুব কম
কোয়ার্টজ গুড (SC1 এর সাথে স্লো এচিং) ভাল (সময়ের সাথে SC2 এচিং) কোনটিই নয় (তবে সম্ভাব্য সিলিকেট কণা) মাঝারি (সারফেস এচিং কণা রিলিজ) ভঙ্গুর (সীমিত)
টাইটানিয়াম খারাপ (টাইটানেট, ক্ষয়কারী করে তোলে) খারাপ (HCl/H2O2 তে পিটিং) টিআই আয়নগুলি উচ্চ ব্যবহার করা হয় না
Polyvinylidene ফ্লোরাইড (PVDF) SC1 এর জন্য ভাল, 80 ডিগ্রী SC2 তে সীমিত দুর্দান্ত, তবে নিম্ন তাপমাত্রা সীমা নয় মাঝারি নিম্ন তাপমাত্রা রেটিং
কোয়ার্টজ হিটারগুলি অতীতে কিছু সেমিকন্ডাক্টর ভেজা বেঞ্চে ব্যবহার করা হয়েছে কিন্তু SC1 এবং SC2 উভয়ের দ্বারা এচিং করার জন্য ঝুঁকিপূর্ণ, বিশেষ করে 80 ডিগ্রিতে। এচিং করার সময়, সিলিকা কণা স্নানের মধ্যে ছেড়ে দেওয়া হয় এবং হিটারের পৃষ্ঠকে রুক্ষ করা হয়, যা কণা সংগ্রহের জন্য সাইটগুলি প্রদান করে। কোয়ার্টজও ভঙ্গুর এবং তাপীয় শক থেকে ভেঙ্গে যেতে পারে। পিএফএ হিটারগুলি আরও শক্ত, দীর্ঘ জীবন ধারণ করে এবং কণা কর্মক্ষমতা উন্নত করে।

উপসংহার: আল্ট্রা-আর সিএ ক্লিনের বিশুদ্ধ হৃদয়
PFA নিমজ্জন হিটার হল RCA ওয়েফার পরিস্কার প্রক্রিয়ার মূল তাপ উৎস, অতি-বিশুদ্ধ এবং রাসায়নিকভাবে অভেদ্য, যা সরাসরি বিশ্বের সবচেয়ে উন্নত মাইক্রোচিপ তৈরি করতে সহায়তা করে। 70-80 ডিগ্রিতে অত্যন্ত ক্ষয়কারী এবং অক্সিডাইজিং SC1 এবং SC2 স্নান সহ্য করার সময় PFA খাপ কোন ধাতব আয়ন মুক্ত করে না এবং প্রায় কোনও কণা তৈরি করে না। হিটার নিজেই অতি-বিশুদ্ধ পরিচ্ছন্নতার পরিবেশকে দূষিত করে না-বিনামূল্যে, সম্পূর্ণ নিষ্কাশনযোগ্য নকশা এবং দ্বিগুণ-ব্যাগিং সহ ক্লিনরুম সমাবেশের জন্য ধন্যবাদ৷ এই স্থিতিশীল, বিশুদ্ধ তাপ অভিন্ন, নিশ্ছিদ্রভাবে পরিষ্কার ওয়েফার পৃষ্ঠ-প্রতিটি পরবর্তী ফটোলিথোগ্রাফি, এচিং এবং জমা করার পদ্ধতির ভিত্তি তৈরি করে।

একটি সিলিকন চিপের পারমাণবিক পরিপূর্ণতা গরম রাসায়নিক স্নানের বিশুদ্ধতার সাথে শুরু হয় যা এটি পরিষ্কার করে। SC1 এবং SC2 ট্যাঙ্কগুলিতে, প্রতিটি উন্নত সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব-এ, PFA হিটার উষ্ণতা ছাড়া আর কিছুই যোগ করে না, বিচক্ষণতার সাথে পরিচ্ছন্নতা রক্ষা করে যা কোটি কোটি ট্রানজিস্টরকে একটি মারাত্মক ত্রুটি ছাড়াই কাজ করতে দেয়।