Проблема загрязнения фоторезиста
На полупроводниковом предприятии используются нагревательные пластины из ПТФЭ в ванне для удаления фоторезиста при температуре 75 градусов. Через 8 недель поверхность пластины покрывает коричневая полимерная пленка. Пленка представляет собой сшитый остаток фоторезиста, припеченный к ПТФЭ. Он снижает теплопередачу и отслаивается, загрязняя пластины. Пластины требуют агрессивной чистки каждые 4-6 недель. Другая обработка поверхности может значительно продлить этот интервал.
Органические загрязнения в средствах для снятия фоторезиста химически отличаются от минеральных отложений. Материал загрязнения является полимерным-он связывается с поверхностью ПТФЭ как химическими, так и физическими механизмами.
Механизм загрязнения
Остатки фоторезиста содержат полимеры, которые -сшиваются при повышенных температурах. Поверхность ПТФЭ обеспечивает центры зародышеобразования для поперечной-сшивки. Как только образуется первоначальный слой, он действует как клейкая основа для дополнительных загрязнений. Процесс ускоряется по мере того, как слой загрязнения утолщается и сохраняет тепло. Стандартная поверхность ПТФЭ (-отлитая) имеет микроскопические неровности, которые способствуют началу загрязнения.
| Обработка поверхности | Интервал очистки | Снижение загрязнения по сравнению со стандартом | Стоимость премии |
|---|---|---|---|
| В-формованном виде (стандартно) | 4-6 недель | Базовый уровень | Базовый уровень |
| Химически модифицированный ПТФЭ | 8-12 недель | 60-80% | +15-25% |
| Покрытие PFA (тонкое) | 10-16 недель | 120-160% | +30-40% |
| Покрытие PFA (толщина 2-3 мил) | 14-20 недель | 180-220% | +45-55% |
| Многослойный-барьер | 18-26 недель | 280-380% | +60-75% |
Почему покрытие PFA работает
PFA имеет более гладкую поверхность и меньшую поверхностную энергию, чем PTFE. Более гладкая поверхность обеспечивает меньше мест для зарождения полимера. Более низкая поверхностная энергия затрудняет смачивание и прилипание остатков. Эта комбинация значительно задерживает начало загрязнения. При боковом испытании -ок-стороны стандартные пластины из ПТФЭ показали видимые загрязнения через 4 недели, тогда как пластины с покрытием из ПФА- оставались чистыми через 12 недель. Интервал чистки увеличился с 6 до 16 недель.
Химически модифицированный ПТФЭ
Химическая модификация меняет химический состав поверхности самого ПТФЭ. В результате обработки появляются функциональные группы, препятствующие адгезии полимера. Модификация является постоянной-она не стирается и не растворяется. Пластины из химически модифицированного ПТФЭ показывают на 60-80% меньше загрязнения, чем стандартный ПТФЭ, при использовании средства для удаления фоторезиста.
Уравнение затрат-выгоды
Пластины с покрытием PFA-стоят на 30-50 % дороже, чем стандартные пластины из ПТФЭ. Срок окупаемости короткий. Предприятие с 12 тарелками, очищающими каждые 6 недель, ежегодно тратит около 8000 долларов на уборку и использование химикатов. Пластины с покрытием PFA-(очистка каждые 16 недель) позволяют сократить расходы до 3000 долларов США в год, то есть сэкономить 5000 долларов США. Стоимость дополнительной пластины обычно составляет 1000–2000 долларов США, что дает период окупаемости 3–6 месяцев.
Рекомендации по внедрению
Для новых установок настоятельно рекомендуется использовать пластины с покрытием PFA-. Покрытие увеличивает стоимость пластин на 30-50 %, но увеличивает интервалы чистки в 2-3 раза. Для существующих пластин, загрязнение которых наблюдается через 4-6 недель, замена пластинами с покрытием PFA-обычно экономически-эффективна в течение первого года. Данные о частоте очистки, полученные на предприятии, подтверждают, что между чистками пластин с покрытием PFA в среднем проходит 14–16 недель по сравнению с 4–6 неделями для стандартного ПТФЭ. Увеличенные интервалы сокращают время простоя очистки на 70 %, исключают абразивную очистку, которая повреждает стандартные поверхности из ПТФЭ, и практически исключают риск загрязнения остатками фоторезиста в ванне для зачистки. Для предприятий, где устройство для снятия фоторезиста является узким местом производства, вариант с многослойным барьером обеспечивает самые длительные интервалы, но может оказаться излишним для стандартных применений, где достаточны 16-недельные интервалы. Вариант химической модификации предлагает решение среднего класса для предприятий, которым требуется повышенная стойкость без полной стоимости покрытия. Независимо от выбора, отказ от стандартного ПТФЭ в съемных устройствах для снятия фоторезиста обеспечивает ощутимый прирост производительности за счет снижения частоты очистки и увеличения срока службы пластин.
