Partikel-Kehendak Bebas
Alat pembersihan megasonik mengeluarkan sub-zarah mikron daripada wafer silikon menggunakan-tenaga akustik frekuensi tinggi dalam air DI ultra-tulen. Proses pembersihan hanya sebersih air yang digunakan. Penukar haba yang mengekalkan suhu air tidak boleh menambah zarah, melarutkan karbon organik, atau memasukkan pencemaran ionik.
Penukar haba grafit blok digunakan dalam banyak aplikasi pemprosesan kimia untuk kekonduksian haba dan rintangan kakisan yang sangat baik. Grafit yang tidak telap air, diresapi dengan resin fenolik atau furan, mengendalikan asid dengan baik dan memindahkan haba dengan cekap. Walau bagaimanapun, dalam perkhidmatan air DI, grafit memberikan risiko pencemaran yang bercanggah dengan keperluan pembersihan megasonik.
Penukar haba PTFE telah menjadi standard untuk aplikasi ini kerana ia menghapuskan zarah dan mekanisme larut lesap organik yang wujud kepada grafit. Pemilihan didorong oleh keperluan kawalan pencemaran, bukan oleh prestasi terma.
Masalah Zarah Grafit dan TOC
Grafit blok ialah bahan komposit. Zarah grafit diikat bersama dengan resin impregnant yang mengisi keliangan semula jadi. Dalam air DI yang mengalir, beberapa mekanisme pelepasan beroperasi secara berterusan.
Hakisan mekanikal membebaskan zarah grafit dari permukaan. Air DI, walaupun ketulenannya, ialah pelarut yang berkesan yang boleh merendahkan resin yang tidak terpengaruh pada antara muka-air secara perlahan-lahan. Apabila resin membengkak sedikit dengan penyerapan air, zarah grafit di permukaan menjadi kurang terikat ketat dan boleh dilepaskan ke dalam air yang mengalir.
Jumlah larut lesap karbon organik adalah masalah yang lebih berbahaya. Resin impregnat-sama ada fenolik atau furan-mengandungi sebatian organik yang perlahan-lahan meresap ke dalam-air yang tinggi. Pada peringkat-setiap-bilion pengesanan yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor, larut lesap organik ini boleh diukur dan tidak boleh diterima. Tahap TOC melebihi 1-2 ppb boleh menjejaskan kebersihan permukaan wafer dan langkah proses seterusnya.
Degradasi resin juga mewujudkan kekasaran mikro-permukaan tempat bakteria boleh menjajah. Dalam persekitaran yang hangat dan basah bagi gelung peredaran semula air DI, pembentukan biofilm pada permukaan grafit adalah masalah yang didokumenkan yang memerlukan sanitasi berkala.
Jadual 1: Perbandingan Pencemaran dalam Peredaran Semula Air DI pada 40 darjah
| Parameter Pencemaran | Grafit Blok (Resin Fenolik) | PTFE |
|---|---|---|
| Particle shedding (>0.1 μm) | 50-200 zarah/mL (awal); 20-50 (berumur) | < 5 particles/mL |
| Pencucuhan TOC (ppb) | 5-20 (awal); 2-10 (berumur) | < 0.5 |
| Pencemaran ionik | Surih logam daripada abu grafit | Tiada (tiada juzuk logam) |
| Potensi pembentukan biofilm | Sederhana (kekasaran permukaan) | Sangat rendah (licin, hidrofobik) |
| Kekasaran permukaan (Ra, μm) | 1.0-3.0 | 0.1-0.3 |
| Kekerapan sanitasi yang diperlukan | 3-6 bulan | 12+ bulan |
PTFE: Ketulenan Inherent untuk Air-Ultra Tulen
PTFE tidak mengandungi resin impregnant, tiada zarah grafit, dan tiada abu logam. Bahannya adalah 100% fluoropolymer. Dalam air DI, tiada mekanisme larut lesap kerana polimer tidak larut dan tepu secara kimia.
Penumpahan zarah daripada PTFE boleh diabaikan. Permukaan licin pada sub-skala mikron dan kekal licin sepanjang hayat perkhidmatannya. Tiada zarah untuk dilepaskan kerana bahan itu homogen dan tidak terdegradasi dalam air.
Pencairan TOC daripada PTFE dara adalah di bawah 0.5 ppb, selalunya di bawah had pengesanan analitikal. Ikatan karbon-fluorin secara termodinamik stabil dalam air. Tiada tindak balas hidrolisis, tiada pengoksidaan, dan tiada pembubaran. Bahan ini menyumbang pada dasarnya sifar karbon organik kepada gelung air DI.
Pencemaran ionik adalah sifar mengikut definisi. PTFE hanya mengandungi karbon dan fluorin. Tiada unsur logam untuk dilarutkan. Fab semikonduktor mengukur pencemaran logam dalam bahagian per trilion; PTFE tidak boleh menyumbang pada sebarang tahap yang boleh dikesan.
Penjualan Prestasi Terma{0}}dimatikan
Kekonduksian terma blok grafit sebanyak 80-120 W/m·K jauh melebihi 0.25 W/m·K PTFE. Penukar haba grafit untuk tugas tertentu adalah lebih kecil daripada setara PTFE. Dalam persekitaran kekangan ruang alat megasonik, kelebihan saiz ini adalah penting.
PTFE mengimbangi melalui-tiub dinding dan konfigurasi kawasan-tinggi-tinggi. Penukar haba bersaiz untuk muat dalam ruang alat yang tersedia. Perdagangan prestasi terma-off-jejak yang lebih besar untuk kawalan pencemaran mutlak-diterima kerana spesifikasi zarah dan TOC tidak-boleh dirunding.
Ringkasan
Jurutera semikonduktor memilih penukar haba PTFE berbanding grafit blok untuk peredaran semula air DI dalam alat pembersihan megasonik kerana PTFE menghapuskan penumpahan zarah, larut lesap TOC dan mekanisme pencemaran ionik yang wujud pada komposit grafit yang diresapi-resin. Keperluan kawalan pencemaran sub-mikron pembersihan wafer menuntut ketulenan bahan yang tidak dapat diberikan oleh grafit.
Kelebihan kekonduksian terma grafit adalah sekunder kepada keharusan kawalan pencemaran. Jejak PTFE yang lebih besar sedikit untuk duti haba yang setara ialah pertukaran-yang diterima untuk jaminan-bebas zarah, TOC-bebas, logam-pemanasan air DI percuma.
Analisis kejuruteraan untuk saiz penukar haba PTFE dalam aplikasi alat pembersihan megasonik khusus tersedia selepas penyerahan kadar aliran air DI, suhu sasaran, ruang pemasangan yang tersedia dan spesifikasi zarah/TOC.
