सेमीकंडक्टर प्लाज़्मा ईच टूल से गर्म, संक्षारक निकास को ठंडा करने में पीटीएफई एक्सचेंजर्स का उपयोग कैसे किया जाता है?

सेमीकंडक्टर ईच चैंबर के अंदर, जंगली प्लाज़्मा प्रतिक्रियाशील हैलोजन गैसों {{0}फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन के उन्माद के साथ सिलिकॉन को फाड़ देता है। इस कक्ष से निकलने वाली निकास धारा एक गर्म, कास्टिक, कणों से भरी हुई धारा है जिसे ठीक से साफ करने से पहले ठंडा किया जाना चाहिए। यह गंभीर फ्रंट लाइन कूलिंग एक हीट एक्सचेंजर द्वारा प्रदान की जाती है जो एक साधारण, एकल एसिड से निपट नहीं रही है, लेकिन एक अराजक, मिश्रित हैलोजन कॉकटेल में नहाया हुआ है जो किसी भी धातु का उपभोग करेगा। नारकीय सेवा. रासायनिक रूप से प्रतिरक्षा समाधान एक PTFE एक्सचेंजर है।

प्लाज़्मा ईच निकास: एक रासायनिक रूप से आक्रामक प्रवाह
सेमीकंडक्टर प्लाज्मा ईच टूल में सीएफ4, सीएचएफ3, सीएल2, बीसीएल3 और एचबीआर जैसी फ़ीड गैसों का उपयोग करके प्लाज्मा ईच टूल में प्रतिक्रियाशील आयन और तटस्थ रेडिकल बनाए जाते हैं। ये प्रजातियाँ सिलिकॉन डाइऑक्साइड, सिलिकॉन नाइट्राइड या धातु की परतों को मजबूत अनिसोट्रॉपी के साथ खोदती हैं। प्रक्रिया कक्ष से निकलने वाली निकास धारा में शामिल हैं:

अप्रतिक्रियाशील हैलोजन गैसें: क्लोरीन (Cl2), ब्रोमीन (Br2), फ्लोरीन (F2), और इंटरहैलोजन यौगिक।

उपोत्पाद हैलाइड SiCl₄, SiF₄, BCl₃, AlCl₃ और अन्य धातु हैलाइड हैं।

ठोस कण उपोत्पाद: सिलिकॉन ऑक्साइड, एल्यूमीनियम फ्लोराइड और फोटोरेसिस्ट राख सहित गैर-वाष्पशील अवशेष।

हाइड्रोजन हेलाइड्स: एचसीएल, एचबीआर, एचएफ नमी की उपस्थिति में या चैम्बर सफाई कार्यों के दौरान उत्पन्न होते हैं।

प्रक्रिया विधि और माप के स्थान के आधार पर निकास गैस का तापमान सामान्यतः 50 डिग्री से 100 डिग्री के बीच होता है। धारा अक्सर कास्टिक वाष्प से भरी होती है और इसमें चिपचिपे, पॉलिमराइज्ड अवशेष होते हैं जो पारंपरिक ताप विनिमय सतहों को रोक सकते हैं। कोई भी धातु हीट एक्सचेंजर इस बहु-हैलोजन वातावरण में जल्दी से अंतर-ग्रैनुलर हमले, गड्ढे और तनाव संक्षारण क्रैकिंग से गुजर जाएगा।

रासायनिक रूप से प्रतिरक्षा समाधान पीटीएफई एक्सचेंजर
पीटीएफई एक्सचेंजर प्लाज़्मा ईच एग्ज़ॉस्ट कूलिंग सिस्टम को आमतौर पर शेल {{0}और {{1}ट्यूब हीट एक्सचेंजर के रूप में डिज़ाइन किया गया है, जिसमें पीटीएफई ट्यूबों के माध्यम से गर्म, संक्षारक निकास गैस बहती है और शेल की तरफ ठंडा पानी (सुविधा उपयोगिता पानी या ठंडा पानी) बहता है। यह कॉन्फ़िगरेशन रासायनिक रूप से मांग वाली धारा को ट्यूबों के अंदर रखता है जहां पीटीएफई सामग्री सभी हैलोजन, हैलोजनयुक्त उपोत्पादों और खनिज एसिड के लिए पूरी तरह से निष्क्रिय है। ठंडा पानी (गैर संक्षारक) पीटीएफई ट्यूबों और धातु के खोल की बाहरी सतहों को छूता है (कभी-कभी अतिरिक्त सुरक्षा के लिए पीटीएफई या अन्य फ्लोरोपॉलीमर के साथ लेपित होता है)।

PTFE ट्यूब बंडल इस सेवा में कई प्रमुख लाभ प्रदान करते हैं:

सार्वभौमिक रासायनिक प्रतिरोध: पीटीएफई फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन, हाइड्रोजन हेलाइड्स और अधिकांश फ्लोरोकार्बन यौगिकों से अप्रभावित है। यह धातु आयनों को निकास धारा में संक्षारित, गड्ढाग्रस्त या निक्षालित नहीं करता है।

चिकनी, नॉनस्टिक सतह: पीटीएफई की कम सतह ऊर्जा चिपचिपे, पॉलिमराइज्ड अवशेषों (उदाहरण के लिए, फ्लोरोकार्बन पॉलिमर या फोटोरेसिस्ट उपोत्पाद) के आसंजन को रोकती है। वास्तव में ये अवशेष बनने के बजाय परतदार हो जाते हैं और इसलिए ऊष्मा स्थानांतरण की दक्षता उच्च बनी रहती है।

लचीली ट्यूब निर्माण - पीटीएफई ट्यूब कुछ हद तक लचीली होती हैं। ट्यूब कंपन, गर्मी चक्रण या गैस स्पंदन के प्रति थोड़ी लचीली होती हैं, जो किसी भी ठोस कण को ​​हटाने में मदद करती हैं जो अन्यथा सतह पर जमा हो सकते हैं। एक्सचेंजर की ऊर्ध्वाधर स्थिति गुरुत्वाकर्षण द्वारा कण बहाव को और बढ़ा देती है।

कोई धातु आयन संदूषण नहीं: धातु हैलाइड जमा जो पहनने में तेजी ला सकता है या खतरनाक अपशिष्ट का कारण बन सकता है, उसे डाउनस्ट्रीम स्क्रबर्स और वैक्यूम पंपों तक पहुंचने से रोका जाता है।

पीटीएफई कूलर एक लचीला, रासायनिक रूप से निष्क्रिय फेफड़ा है, जो प्लाज्मा ईच की गर्म, जहरीली और अपघर्षक सांस लेता है और एक ठंडी, साफ धारा को बाहर निकालता है जिसे डाउनस्ट्रीम स्क्रबिंग सिस्टम द्वारा सुरक्षित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

भरोसेमंद संचालन के लिए डिज़ाइन सुविधाएँ
ऊर्ध्वाधर स्थिति में कण का बहना
प्लाज़्मा ईच एग्ज़ॉस्ट को ठंडा करने के लिए अधिकांश पीटीएफई एक्सचेंजर्स ऊर्ध्वाधर होते हैं जिनमें गर्म गैस या तो ऊपर या नीचे से आती है। शेल {{1}और -ट्यूब का निर्माण ऊर्ध्वाधर है जो गुरुत्वाकर्षण को ठोस कणों को हटाने में सहायता करने की अनुमति देता है। पीटीएफई ट्यूबों की आंतरिक सतह पर जमा कण नीचे गिर जाते हैं, विशेष रूप से आंतरायिक गैस प्रवाह के मामले में या रखरखाव चक्र के दौरान, जिसमें एक्सचेंजर नाइट्रोजन से भरा होता है। क्षैतिज डिज़ाइन से बचा जाता है क्योंकि कण ट्यूबों के निचले बिंदु में जमा हो सकते हैं और अंततः गैस के मार्ग में बाधा डाल सकते हैं और इसलिए शीतलन प्रदर्शन को कम कर सकते हैं।

गैस साइड व्यवस्था
आम तौर पर संक्षारक निकास को ट्यूब की तरफ से और ठंडा पानी को शेल की तरफ से गुजारा जाता है। यह वह विकल्प है जो हम चुनते हैं:

ट्यूब साइड की सफाई: पीटीएफई ट्यूबों को यांत्रिक रूप से (जैसे पिगिंग या फ्लशिंग द्वारा) या रासायनिक रूप से (जैसे पतला एसिड के आवधिक पुनरावर्तन द्वारा) शत्रुतापूर्ण एजेंटों के खोल सामग्री को उजागर किए बिना साफ किया जा सकता है।

दबाव नियंत्रण: पीटीएफई ट्यूबों में धातु ट्यूबों की तरह दबाव नहीं होता है। हालाँकि, खोल (अक्सर फ्लोरोपॉलीमर से सुसज्जित स्टेनलेस स्टील) ठंडे पानी के दबाव को बनाए रखता है, जो सामान्य रूप से हल्का (3-5 बार) होता है। निकास गैस लगभग वायुमंडलीय या थोड़े नकारात्मक दबाव (डाउनस्ट्रीम पंप से वैक्यूम) पर हो सकती है।

छोटा पदचिह्न
सेमीकंडक्टर फैब्स में जगह की कमी होती है। इस उद्देश्य के लिए पीटीएफई एक्सचेंजर्स न्यूनतम मात्रा के साथ गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए उच्च ट्यूब घनत्व (छोटे व्यास ट्यूब, आमतौर पर 4 - 10 मिमी आईडी) के साथ बनाए जाते हैं। कभी-कभी, गैस साइड हीट ट्रांसफर गुणांक को बढ़ावा देने के लिए फिनन्ड पीटीएफई ट्यूबों का उपयोग किया जाता है, जो पीटीएफई की कम तापीय चालकता और गैस-चरण प्रवाह के कारण स्वाभाविक रूप से खराब है।

सुरक्षा नोट: रोकथाम और रिसाव परीक्षण
जब चैम्बर की सफाई प्रक्रियाओं में कुछ धातु हाइड्राइड्स (जैसे सिलेन) मौजूद होते हैं, तो प्लाज्मा ईच टूल निकास बहुत खतरनाक और आमतौर पर पायरोफोरिक होता है। इसलिए इस सेवा में नियोजित किसी भी PTFE एक्सचेंजर को गंभीर सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

द्वितीयक रोकथाम: एक्सचेंजर एक हवादार रिसाव रोकथाम पिंजरे में स्थित होगा। यांत्रिक घिसाव या अधिक तापमान के कारण पीटीएफई ट्यूब की विफलता की अप्रत्याशित स्थिति में, संक्षारक गैस ठंडे पानी के लूप या पर्यावरण में बच सकती है। द्वितीयक शेल, दोहरी दीवार वाले निर्माण और अंतरालीय निगरानी का अत्यधिक सुझाव दिया जाता है। कम आवश्यक स्थापनाओं के लिए एक्सचेंजर को घेरने वाले एग्जॉस्ट हुड में एक लीक डिटेक्शन सेंसर (जैसे हैलोजन गैस डिटेक्टर) स्थापित किया जाता है।

रिसाव परीक्षण कठोरता: एक्सचेंजर को स्थापना से पहले और निर्धारित अंतराल पर (उदाहरण के लिए, सालाना या फैब सुरक्षा नीति के अनुसार) रिसाव परीक्षण किया जाना चाहिए। परीक्षण में आम तौर पर शामिल होंगे:

नाइट्रोजन के साथ ट्यूब के किनारे पर एक परीक्षण दबाव (अर्थात . 1.1 x परिचालन दबाव) तक दबाव डालें।

बुलबुले की खोज के लिए ट्यूब बंडल को डुबोया जा सकता है (या साबुन के घोल का उपयोग किया जा सकता है), या उच्च संवेदनशीलता का पता लगाने के लिए मास स्पेक्ट्रोमीटर हीलियम रिसाव परीक्षण का उपयोग किया जा सकता है।

इंस्टालेशन के बाद, शेल साइड का भी इसी तरह परीक्षण करें।

सामग्री का पता लगाने की क्षमता: सभी पीटीएफई भागों (ट्यूब, ट्यूब शीट, गास्केट) को किसी भी भराव या रीग्राइंड से मुक्त वर्जिन पीटीएफई प्रमाणित किया जाएगा। प्रतिक्रियाशील हैलोजन मौजूद होने पर कोई भी अशुद्धता विफलता का प्रारंभिक बिंदु हो सकती है।

परिचालन निगरानी: ठंडा पानी के उत्पादन की पीएच या चालकता की अक्सर जांच की जाती है। यदि पीएच अचानक गिर जाता है, या चालकता बढ़ जाती है, तो यह इंगित करता है कि पीटीएफई ट्यूब की दीवार टूट गई है और अम्लीय निकास कूलिंग लूप में लीक हो रहा है। पता चलने पर संचालन बंद करने और निकास लाइन को साफ करने के लिए उपकरण स्वचालित रूप से इंटरलॉक हो जाता है।

वैक्यूम पंप और स्क्रबर्स की सुरक्षा के लिए डाउनस्ट्रीम लाभ
पीटीएफई एक्सचेंजर एक महत्वपूर्ण, मजबूत और विश्वसनीय घटक है जो डाउनस्ट्रीम वैक्यूम पंप और पर्यावरण की रक्षा करता है। स्क्रबर में प्रवेश करने वाला गर्म निकास निम्न परिणाम दे सकता है: यदि कोई शीतलन प्रदान नहीं किया गया है

स्क्रबर के अंदरूनी हिस्सों को थर्मल क्षति कई गीले स्क्रबरों में पॉलीप्रोपाइलीन या पीवीसी घटक होते हैं जो 60 डिग्री सेल्सियस और उससे ऊपर के तापमान पर नरम हो जाएंगे।

कम स्क्रबिंग दक्षता: हैलोजन गैसें ठंडे पानी में अधिक घुलनशील होती हैं। निकास को 30-40 डिग्री तक ठंडा करने से एचसीएल, सीएल2 और एचएफ को हटाने की प्रभावशीलता बढ़ जाती है।

पंप की विफलता: सेमीकंडक्टर फैब्स (जैसे, स्क्रू पंप, क्लॉ पंप) में उपयोग किए जाने वाले ड्राई वैक्यूम पंपों में सख्त आंतरिक मंजूरी होती है। पंप के अंदर का वातावरण अक्सर गर्म होता है और प्रतिक्रियाशील गैसें जमा हो सकती हैं और जमा हो सकती हैं जो बाद में पंप तेल को जब्त या दूषित कर सकती हैं।

पीटीएफई एक्सचेंजर निकास को एक सुरक्षित तापमान (आमतौर पर 50 डिग्री) तक ठंडा करता है, जिससे डाउनस्ट्रीम स्क्रबर और वैक्यूम पंप अपनी डिजाइन सीमाओं के भीतर काम कर सकते हैं, रखरखाव को कम कर सकते हैं और अनिर्धारित डाउनटाइम को रोक सकते हैं।

निष्कर्ष: रासायनिक रूप से प्रतिरक्षा, आवश्यक कार्यकर्ता
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर प्लाज़्मा ईच उपकरण से कठोर, बहु-हैलोजन निकास को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक, रासायनिक रूप से प्रतिरोधी वर्कहॉर्स है। यह संपूर्ण अर्धचालक निर्माण सुविधा में रासायनिक रूप से सबसे कठिन धाराओं में से एक है। यह ठोस कणों और चिपचिपे अवशेषों से भरी गर्म, संक्षारक गैसों को ठंडा करता है, और यह फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन और उनके डेरिवेटिव के हमले का प्रतिरोध करता है। ऊर्ध्वाधर डिज़ाइन, PTFE ट्यूब निर्माण, और कठोर रिसाव परीक्षण प्रक्रियाएँ विश्वसनीय, सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करती हैं। सबसे अधिक रासायनिक रूप से निष्क्रिय सामग्री सबसे उन्नत चिप उत्पादन की रक्षा करती है - प्रोसेसर, मेमोरी चिप्स और पावर डिवाइस उत्पन्न करती है। पीटीएफई एक्सचेंजर सिर्फ एक घटक नहीं है, बल्कि एक महत्वपूर्ण सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण है, जो फैब की सफाई, सुरक्षा और उत्पादकता से समझौता किए बिना प्लाज्मा नक़्क़ाशी की अनुमति देता है।