Comment les échangeurs de fluoropolymères prennent-ils en charge la gravure humide du nitrure et de l'oxyde de silicium dans les Fab ?

Dans les usines de fabrication de semi-conducteurs, deux produits chimiques classiques sont utilisés pour la gravure humide : l'acide phosphorique chaud pour peler le nitrure de silicium et l'acide fluorhydrique pour graver l'oxyde de silicium. Les deux sont très agressifs et nécessitent un matériau d’échangeur de chaleur qui ne se corrodera pas et ne polluera pas.

Techniques de gravure humide
La gravure humide est un processus utilisé pour éliminer sélectivement les matériaux de la surface d'une plaquette lors de la fabrication de semi-conducteurs. Deux agents de gravure couramment utilisés dans les bancs humides de fabrication de plaquettes sont l'acide phosphorique (H3PO4) pour la gravure du nitrure de silicium et l'acide fluorhydrique (HF) pour la gravure de l'oxyde de silicium. Les deux acides sont très agressifs et nécessitent des échangeurs de chaleur capables de résister à leurs effets corrosifs.

Élimination des nitrures par gravure à l'acide phosphorique
Gravure Si3N4. L'acide phosphorique est généralement utilisé à une concentration de 85 % et chauffé à 150-180 degrés. La température élevée et le caractère agressif de l'acide conduisent fréquemment à la spécification d'échangeurs PFA (perfluoroalcoxy). Le polytétrafluoroéthylène (PTFE) est résistant à l'acide phosphorique mais sa température maximale est de 110 °C et n'est donc pas adapté à cette application à haute température. Cependant, les échangeurs PFA peuvent fonctionner en continu à une limite de température plus élevée d'environ 260 degrés et conviennent donc à la manipulation d'acide phosphorique chaud sans détérioration.

Gravure à l'acide fluorhydrique pour le décapage des oxydes
La gravure HF est généralement réalisée à température ambiante ou à des températures légèrement élevées. Le PTFE et le PFA sont également bien adaptés à la gestion de l'HF. Le PTFE est utilisé plus fréquemment car il est moins cher et offre suffisamment de résistance à des températures plus basses. Le problème majeur de la gravure HF n’est pas la température mais la capacité du matériau à résister à l’agressivité du HF. Le PTFE et le PFA sont tous deux assez résistants au HF, ce qui signifie que l'échangeur thermique ne sera pas endommagé et ne contaminera pas le processus de gravure.

L'avantage du fluoropolymère
Le PTFE et le PFA sont également excellents pour l'acide phosphorique et l'acide fluorhydrique et sont donc indispensables pour les procédures de gravure des semi-conducteurs. L'utilisation de ces matériaux dans des échangeurs de chaleur en polymères fluorés pour la gravure du nitrure et des oxydes de silicium présente de nombreux avantages majeurs :

Résistance à la corrosion : le PFA et le PTFE sont totalement résistants aux effets corrosifs de l’acide phosphorique chaud et du HF. Les échangeurs métalliques se corroderaient rapidement, entraînant une contamination du processus et d'éventuels défauts des plaquettes.

Contamination-Fonctionnement sans contamination : les fluoropolymères sont inertes et n'émettent pas d'ions dans la solution, ce qui rend le processus de gravure propre et stable. Les traces de contamination provenant des métaux peuvent provoquer de graves défauts, ce qui rend les échangeurs de chaleur en fluoropolymère excellents pour la gravure du nitrure et de l'oxyde de silicium.

Contrôle stable de la température Les échangeurs de chaleur en fluoropolymère maintiennent la stabilité de la température pour des taux de gravure constants. Ce contrôle de la température est crucial pour garantir une gravure homogène sur toute la tranche et pour maintenir la précision du processus.

Sélection de matériaux pour les agents de gravure de semi-conducteurs typiques
Plage de températures de gravure Matériau d’échangeur de chaleur recommandé
Acide phosphorique (85 %) 150-180 degrés PFA
Acide fluorhydrique (HF) Température ambiante PTFE, PFA
Acide nitrique (HNO3) Temp. PTFE, PFA
Conclusion
Une gravure humide précise et sans contamination est essentielle dans la fabrication de semi-conducteurs, et les échangeurs de chaleur en fluoropolymères, en particulier le PTFE et le PFA, sont essentiels à ce processus. Ils sont plus résistants à l’acide phosphorique et à l’acide fluorhydrique chauds, permettant des températures de processus constantes et aucune contamination métallique. Les matériaux des échangeurs de chaleur dans les usines de fabrication de semi-conducteurs sont sélectionnés en fonction de l'agressivité chimique des agents de gravure et des exigences de pureté des processus. Les échangeurs fluoropolymères sont le matériau préféré pour la gravure des nitrures et des oxydes.