PFPE puslaidininkių gamyboje: kaip jis veikia plazminio ėsdinimo ir CVD įrangoje

Puslaidininkių gamybos procesas priklauso nuo itin tikslių ir atšiaurių veikimo sąlygų -didelis vakuumas, korozinės dujos ir dideli temperatūros svyravimai-, ypač plazminio ėsdinimo ir cheminio nusodinimo garais (CVD) sistemose. Šioms aplinkoms reikalingi tepimo ir sandarinimo sprendimai, kurie gali atlaikyti agresyvias chemines medžiagas, užkirsti kelią užteršimui ir išlaikyti našumą per ilgus ciklus. Perfluorpolieteris (PFPE) tapo auksiniu kritinių komponentų, tokių kaip vakuuminiai siurbliai, O-žiedai ir vožtuvai, standartu, užtikrinančiu neprilygstamą stabilumą ir patikimumą, kuris tiesiogiai veikia plokštelių išeigą ir įrangos veikimo laiką. Toliau pateikiamas išsamus PFPE veikimo šiose pagrindinėse programose suskirstymas.

Vakuuminiai siurbliai yra plazminio ėsdinimo ir CVD sistemų pagrindas, reikalingas palaikyti itin aukštą vakuumo lygį (iki 10⁻⁶ Pa), kad būtų išvengta dujų užteršimo ir būtų užtikrintas tolygus plonos -plėvelės nusodinimas arba tikslus medžiagos ėsdinimas. Tradicinės mineralinės alyvos arba sintetiniai tepalai čia sugenda dėl didelio garų slėgio ir cheminio nestabilumo, tačiau unikali PFPE molekulinė struktūra sprendžia šiuos svarbius iššūkius.

Žemas garų slėgis užteršimui{0}}Laisvas vakuumas: PFPE visiškai fluorintas pagrindas sudaro stiprias C-F jungtis, kurios sumažina nepastovumą-jo garų slėgis 40 laipsnių temperatūroje paprastai yra mažesnis nei 10⁻⁶ Torr, 1000 kartų mažesnis nei įprastų alyvų. Tai apsaugo nuo tepalų išgaravimo ir nusėdimo ant jautrių plokštelių paviršių ar optinių komponentų, kurie kitu atveju sukeltų defektų ir sumažintų lustų išeigą. Plazminio ėsdinimo metu, kai net nedideli teršalų pėdsakai gali pakeisti grandinės modelius, PFPE nepastovumas užtikrina, kad vakuuminė kamera išliks nesugadinta.

Terminis ir cheminis stabilumas esant stresui: Vakuuminiai siurbliai veikimo metu išskiria daug šilumos, o guolių temperatūra dažnai viršija 150 laipsnių. PFPE išlaiko stabilų klampumą plačiame temperatūrų diapazone (nuo -65 laipsnių iki 250 laipsnių), užtikrindamas pastovų tepimo plėvelės storį ant besisukančių komponentų, tokių kaip siurblio rotoriai ir guoliai. Be to, plazminio ėsdinimo ir CVD procesuose naudojamos ėsdinančios dujos (pvz., fluoras, chloras, amoniakas) ir reaktyviosios plazmos, kurios ardo standartinius tepalus. PFPE cheminis inertiškumas atsparus oksidacijai ir korozijai, todėl išvengiama alyvos skilimo, dumblo susidarymo ir vėlesnių siurblio pažeidimų.

Ilgaamžiškumo sutepimo mechanizmas: PFPE fiziškai adsorbuodamas sudaro patvarią, mažos trinties plėvelę ant metalinių paviršių ir sumažina judančių dalių, pvz., siurblio velenų ir guolių, susidėvėjimą. Skirtingai nuo fluorintų alternatyvų, kurios gali susidaryti abrazyvinių dalelių, PFPE yra suderinamas su siurblių medžiagomis (plienu, aliuminiu, keramika) ir išlaiko savo tepimo savybes ilgesnius priežiūros intervalus, -dažnai leidžiant „sutepti“ svarbiausius siurblių mazgus ir sumažinti priežiūros prastovos laiką.

O-žiedai yra labai svarbūs norint išlaikyti sandarius vakuuminių kamerų, dujų linijų ir įrangos sąsajų sandariklius, kad būtų išvengta proceso dujų ar atmosferos oro nuotėkio. Puslaidininkių gamyboje sandarikliai susiduria su dvejopomis grėsmėmis: cheminiu proceso dujų ataka ir mechaniniu nusidėvėjimu dėl pakartotinio įrangos ciklo. PFPE pagerina žiedo veikimą dviem pagrindiniais mechanizmais:

 Paviršiaus tepimas ir anti{0}}sukibimas: O-žiedai (dažnai pagaminti iš FFKM arba PTFE) gali prilipti prie besiliečiančių paviršių esant aukštai temperatūrai arba slėgiui, todėl atidarant/uždarant įrangą gali būti pažeistas sandariklis. PFPE-pagrindo lubrikantai (paprastai sutirštinti PTFE) padengia O-žiedo paviršių mažos-trinties, nepridegančia plėvele, kuri sumažina trinties koeficientus iki 50%. Tai apsaugo nuo sukibimo ir sumažina mechaninį įtempį, o O-žiedo tarnavimo laikas pailgėja 2–3 kartus, palyginti su neteptais arba įprastai suteptais sandarikliais.

 Sandarinimo apsauga ir cheminis barjeras: proceso dujos, pvz., fluoras ir druskos rūgštis, laikui bėgant gali suardyti O-žiedo medžiagas, sukeldamos patinimą, įtrūkimus arba elastingumo praradimą. PFPE inertiškumas veikia kaip apsauginė barjera, atstumianti ėsdinančias medžiagas ir neleidžianti joms prasiskverbti į O-žiedo matricą. Taip išsaugomas sandariklio suspaudimo rinkinys ir elastingumas, užtikrinamas pastovus sandarinimas net ir po tūkstančių proceso ciklų. CVD sistemose, kur pirmtakų dujos (pvz., silanas, titano chloridas) yra labai reaktyvios, PFPE-sutepti O-žiedai apsaugo nuo dujų nuotėkio, kuris gali pakenkti plėvelės vienodumui.

Vožtuvai reguliuoja proceso dujų, pirmtakų ir vakuumo srautą plazminio ėsdinimo ir CVD sistemose, todėl reikalingas tikslus veikimas ir nulinis nuotėkis. Atšiauriomis eksploatavimo sąlygomis-ėsdinančios terpės, aukšto slėgio skirtumai ir dažnas važiavimas dviračiu-reikalauja tepalo, kuris subalansuotų tepimą ir cheminį stabilumą.

Trinties mažinimas tiksliam paleidimui: Vožtuvuose naudojami koto sandarikliai, rutuliniai lizdai ir vartų mechanizmai, kuriems reikalingas sklandus judėjimas, kad būtų galima tiksliai valdyti dujų srautą. Mažas PFPE klampumas tiek žemoje, tiek aukštoje temperatūroje užtikrina minimalų pasipriešinimą vožtuvo atidarymo/uždarymo metu, o tai leidžia tiksliai valdyti srautą, kuris yra būtinas tolygiai ėsdinant ar nusodinant. Jo suderinamumas su vožtuvų medžiagomis (PTFE, nerūdijantis plienas, FFKM) apsaugo nuo spuogų ir užstrigimo net po milijonų ciklų.

Cheminis inertiškumas ir užteršimo prevencija: Plazminio ėsdinimo sistemų vožtuvai yra veikiami reaktyviosios plazmos ir šalutinių produktų, kurie gali ardyti tepalus, todėl vožtuvas gali prilipti arba nutekėti. PFPE atsparus šių medžiagų skaidymui, išvengiant korozinių šalutinių produktų, galinčių užteršti proceso dujas, susidarymo. Be to, jo ne-lakus pobūdis užtikrina, kad į dujų srautą nepatektų tepalų garai, taip išvengiama plokštelių užteršimo. CVD sistemose, kuriose net nedideli priemaišų pėdsakai gali pakeisti plėvelės sudėtį, švarus PFPE veikimas yra būtinas norint išlaikyti proceso vientisumą.

Ilgalaikis{0}}stabilumas ekstremaliais ciklais: Puslaidininkiniai vožtuvai nuolat veikia esant dideliam-įtempimui, kai temperatūra svyruoja nuo -40 laipsnių (kameros vėsinimo metu-) iki 200 laipsnių (apdorojimo metu). PFPE terminis stabilumas apsaugo nuo klampos skilimo ar sukietėjimo, todėl užtikrina patikimą tepimą visose darbo fazėse. Tai sumažina neplanuotą techninę priežiūrą ir pailgina vožtuvo tarnavimo laiką, o tai yra pagrindinis išlaidų{7}}taupymo pranašumas didelės apimties gamybos įrenginiams.

Plazminio ėsdinimo ir CVD procesuose tepalų ir sandarinimo medžiagų veikimas tiesiogiai veikia įrangos patikimumą ir gaminio kokybę. Unikalus PFPE itin-mažo garų slėgio, cheminio inertiškumo, plačios temperatūros tolerancijos ir mažos trinties derinys yra vienintelė medžiaga, galinti patenkinti pačius reikliausius pramonės reikalavimus. Skirtingai nuo įprastų tepalų, kurie kelia pavojų užteršimui, korozijai ar priešlaikiniam gedimui, PFPE užtikrina:

 Nuolatinis vakuumo vientisumas ir proceso grynumas

 Pailgintas svarbiausių komponentų (siurblių, vožtuvų, O{0}}žiedų) tarnavimo laikas

 Sumažėjusios priežiūros išlaidos ir prastovos

 Atitiktis puslaidininkių švarios patalpos standartams (ISO klasė 1–3)