Et halvlederfabrikationsanlæg er nødvendigt for at erstatte en fejlbehæftet PTFE-dyppevarmer i et kompakt vådbænkværktøj. Den tilgængelige plads var en 150 mm bred spalte langs tankvæggen, 400 mm dyb, med en 100 mm flangeåbning. Den nødvendige watt var 2,5 kW. Standardkatalogvarmerne var enten for brede, for lange eller for høje i watt-tæthed til rummet. Anlægget havde brug for en brugerdefineret varmelegeme, der passede til spalten og fungerede med en sikker watt-tæthed.
Angivelse af en PTFE-dyppevarmer til et halvlederværktøj med begrænset plads- kræver en anden tilgang end specifikationen for en stor pletteringstank. Pladsbegrænsningerne er strammere, kemien er ofte mere aggressiv, og kravene til temperaturensartethed er mere krævende. Specifikationen skal balancere watt-tæthed, overfladeareal og fysisk pasform inden for en meget lille konvolut.
Space Constraint Analysis
Det første skridt er at kortlægge den tilgængelige plads præcist. I et halvlederværktøj er varmelegemerummet ofte defineret af tankvæggen på den ene side, wafer-bærebanen på en anden og tankbunden nedenunder. Det tilgængelige volumen kan have en uregelmæssig form, som en standardvarmer ikke kan fylde.
Nøgledimensionerne er den maksimale bredde, den maksimale dybde, den maksimale højde og afstanden til bevægelige dele. Flangeåbningen definerer den maksimale diameter på varmelegemet, der kan indsættes. Nedsænkningsdybden definerer den brugbare opvarmede længde.
| Dimension | Typisk begrænsning | Indvirkning på varmelegemedesign |
|---|---|---|
| Tilgængelig bredde | 100–200 mm | Begrænser varmelegemets bredde |
| Tilgængelig dybde | 300–500 mm | Begrænser opvarmet længde |
| Flangeåbning | 80–150 mm | Begrænser isætning af varmelegeme |
| Fordybelsesdybde | 200–400 mm | Begrænser opvarmet længde |
| Klarering til transportør | 50–100 mm | Begrænser fremspring |
Pladsbegrænsninger i våde halvlederværktøjer
Watt-densitet og overfladeberegning
En 2,5 kW drift ved en sikker watt-densitet på 1,0 W/cm² kræver 2.500 cm² kappeoverfladeareal. I et værktøj med begrænset plads- kræver det en kompakt multi-pass-konfiguration for at opnå dette overfladeareal.
Ved en kappediameter på 50 mm kræver 2.500 cm² 1.592 mm opvarmet længde. I en 400 mm dyb tank med 300 mm brugbar nedsænkning svarer det til seks gennemløb på hver 265 mm. Multi{10}}pass-pakken passer inden for et fodaftryk på ca. 300 × 250 mm.
| Skede diameter | Overfladeareal pr. 100 mm | Opvarmet længde til 2.500 cm² | Passerer ved 300 mm | Fodspor |
|---|---|---|---|---|
| 32 mm | 100 cm² | 2.500 mm | 9 | 300 × 250 mm |
| 40 mm | 126 cm² | 1.984 mm | 7 | 300 × 220 mm |
| 50 mm | 157 cm² | 1.592 mm | 6 | 300 × 200 mm |
| 63 mm | 198 cm² | 1.263 cm² | 5 | 300 × 180 mm |
Multi-pass-konfigurationer til en 2,5 kW drift ved 1,0 W/cm²
Montering af Multi-Passer bundtet ind i åbningen
Multi-pass bundtet skal passe gennem flangeåbningen og ind i den tilgængelige spalte. Et bundt med en bredde på 200 mm passer ikke gennem en 100 mm flangeåbning. Løsningen er at orientere gennemløbene lodret, så bundtet er smalt i den ene retning og bredt i den anden, og at indsætte det gennem flangen i den smalle orientering.
Et bundt med seks gennemløb med en diameter på 50 mm med en afstand på 30 mm fra hinanden har en bredde på ca. 6 × 50 + 5 × 30=450 mm i den ene retning og 50 mm i den anden. Hvis flangeåbningen er 100 mm, kan bundtet indsættes med 50 mm-målet på linje med åbningen og derefter drejes på plads.
| Bundle konfiguration | Bredde (pas) | Dybde (gennemløbsdiameter) | Passer til 100 mm flange | Passer til 150 mm slot |
|---|---|---|---|---|
| 4 gennemløb, 50 mm, 30 mm afstand | 290 mm | 50 mm | Ja (roteret) | Ja |
| 5 gennemløb, 50 mm, 30 mm afstand | 370 mm | 50 mm | Ja (roteret) | Ja |
| 6 gennemløb, 50 mm, 30 mm afstand | 450 mm | 50 mm | Ja (roteret) | Marginal |
| 6 gennemløb, 40 mm, 25 mm afstand | 365 mm | 40 mm | Ja (roteret) | Ja |
Bundle konfigurationer og pas gennem flangeåbninger
Flow- og temperaturensartethed i trange rum
I et værktøj med begrænset plads- er flowet omkring varmelegemet ofte begrænset af den nærliggende tankvæg og waferholderen. Strømningen kan være ujævn, med høj hastighed på den ene side og lav hastighed på den anden. Dette kan skabe hot spots på lav-hastighedssiden.
En perforeret baffel eller en flowguide kan fordele flow mere jævnt rundt om bundtet. Bafflen skal være designet til at passe inden for det tilgængelige rum og til at lede strømning gennem mellemrummene mellem gennemgangene. En lille eduktor kan også bruges til at øge den lokale hastighed.
Materiale og konstruktion til Semiconductor Service
Halvlederværktøjer kræver ofte materialer med høj-renhed. PTFE-kappen skal være ny, ufyldt polymer med lavt ekstraherbart indhold. Flangen skal være massivt PTFE eller PTFE-foret rustfrit stål. Terminalkabinettet skal forsegles og udluftes for at forhindre kontaminering.
Varmelegemet bør rengøres og passiveres før installation. Eventuelle resterende produktionsolier eller partikler kan forurene procesbadet.
Når en standardvarmer ikke kan passe til værktøjet
En standardvarmer passer sjældent til et halvlederværktøj med begrænset plads-. Den tilgængelige plads er for lille, formen er for uregelmæssig, og renhedskravene er for strenge. En brugerdefineret PTFE-elvarmerkonfiguration med et kompakt multi-pass bundle, en solid PTFE-flange og et forseglet terminalkabinet er designet til det specifikke værktøj. Specifikationsprocessen kræver de tilgængelige rumdimensioner, flangeåbningen, nedsænkningsdybden, badets kemi, den nødvendige watt og renhedskravene.
