Тъй като производството на полупроводници напредва към 3nm, 2nm и по-усъвършенствани процесни възли, малките температурни колебания се превърнаха в невидимо препятствие, ограничаващо добива на чипове. Грешките при наслагване на нанометри в литографските машини, дрейфът на реакцията в камерите за ецване и неравномерното отлагане на тънък-слой често се причиняват от температурни отклонения над ±0,1 градуса.
Semiconductor Process Chiller действа като високо{0}}прецизно основно оборудване за управление на топлината. Когато се комбинира с перфлуорополиетер (PFPE) охлаждаща течност с висока-производителност, той образува система за защита от постоянна температура за усъвършенствани полупроводникови процеси. Тази комбинация е незаменима за критични процедури, включително DUV/EUV литография, ецване и отлагане на тънък-слой. Тази статия професионално обяснява принципа на работа, основните характеристики, сценариите на приложение и тенденциите за развитие на индустрията на охлаждащата течност Process Chiller и PFPE.
1. Процесен охладител на полупроводници: прецизен контрол на температурата
Процесен охладител на полупроводницие високо-прецизно, ултра-чисто устройство за контрол на температурата, специално проектирано за производство на предни- пластини. За разлика от обикновените промишлени водни охладители, той разполага с под-градусов контрол на температурата, ултра-чисти флуидни тръбопроводи и 24/7 непрекъсната стабилна работа, директно определяща повторяемостта на процеса и добива на чипове.
1.1 Принцип на работа: Затворен{1}}обмен на топлина за нанометрово-ниво на температурна стабилност
Semiconductor Process Chiller използва цикъл на охлаждане с компресия на пара и дизайн с двоен-контур на топлообмен:
1. Процесен контур: Охлаждащата течност с висока -чистота (PFPE / DI вода) протича през ключови компоненти като литографски оптични лещи, камери за ецване и кухини за реакция на отлагане, абсорбира топлина и се връща в охладителя.
2. Хладилен контур: Съставен от компресори, кондензатори, изпарители и дроселни клапи, той пренася топлината от технологичния контур към външната охлаждаща вода чрез промяна на фазата на хладилния агент.
3. Прецизно интелигентно управление: Оборудван с температурни сензори PT1000 с висока-резолюция и много{3}}етапен алгоритъм за PID контрол, той реагира на колебанията на натоварването за милисекунди, постигайки ултра{4}}висока точност на контрол на температурата от ±0,01 градуса ~ ±0,05 градуса. DUV процесът изисква стабилност от ±0,05 градуса, докато EUV литографията изисква стриктна консистенция на температурата от ±0,01 градуса.
1.2 Основни технически предимства
Свръх{0}}прецизност на контрол на температурата: Усъвършенстваните 7nm/5nm процеси изискват колебание на температурата на охлаждащата течност в рамките на ±0,05 градуса; EUV оптичните системи се нуждаят от ±0,01 градуса стабилност, за да се избегне термична деформация и отклонение на наслагването.
Свръх{0}}чиста флуидна верига: Използва неръждаема стомана 316L, PFA/PVDF тръбопроводни материали, оборудван с 0,1 μm високо{3}}ефективна филтрация и йонообменна смола. Той контролира броя на частиците под 1 частица/mL и метални йони в рамките на 0,1 ppb, за да предотврати замърсяване на пластини.
Работа в широк температурен диапазон: Покрива от -20 градуса до +80 градуса, като идеално отговаря на температурните изисквания на DUV (18~22 градуса), EUV (-10 градуса ~25 градуса) и ецване (40~80 градуса).
Висока надеждност и съвместимост с материали: Поддържа 24/7 непрекъсната работа с резервен дизайн, съвместим с PFPE, DI вода и други охлаждащи среди. Широко адаптиран към домашно полупроводниково оборудване като Naura, Advanced Micro-Fabrication Equipment и SMEE.
1.3 Основни сценарии за приложение в производството на полупроводници
Semiconductor Process Chiller е стандартна конфигурация за производство на предни-пластини, обхващаща четири основни процеса:
DUV / EUV литография: Охлажда проекционните лещи, пластинките и източниците на лазерна светлина, за да стабилизира оптичната температура и да осигури точност на наслагването и равномерност на широчината на линията.
Сухо / мокро ецване: Охлажда радиочестотните електроди и стените на камерата, стабилизира плазмената температура, оптимизира скоростта на ецване и еднородността на морфологията и избягва топлинния дрейф.
CVD / PVD отлагане на тънък слой: Прецизно контролира температурата на реакционната кухина, за да осигури еднаква дебелина и състав на филмите от силициев оксид и силициев нитрид, като намалява процента на дефектите.
Йонно имплантиране: Охлажда йонните източници и ускорителните електроди, за да стабилизира енергията на йонния лъч и консистенцията на дълбочината на имплантиране.
2. Перфлуорополиетер (PFPE): Идеалната охлаждаща течност за полупроводникови охладители
Перфлуорополиетер (PFPE) е високо{0}}молекулно флуорирано съединение, съставено от въглеродни, флуорни и кислородни атоми. С напълно флуорирана молекулярна структура, той се отличава с изключителна химическа инертност, превъзходна електрическа изолация и -обхват на термична стабилност. PFPE се превърна в първокласната специализирана охлаждаща течност за висок-клас полупроводникови охладители, особено подходяща за строги изисквания на усъвършенствани процеси DUV и EUV.
2.1 Предимство на молекулярната структура
Основната производителност на PFPE произлиза от перфлуороетерната повтаряща се единица (-CF₂-O-CF₂-). C-F химическата връзка има ултра-висока енергия на връзката с отлична молекулна стабилност. Без активни водородни или хлорни атоми, PFPE избягва фундаментално химическа корозия, разлагане и утаяване на примеси, като напълно отговаря на стандартите за ултра-чистота и висока-съвместимост на полупроводниковата индустрия.
2.2 Ключови експлоатационни характеристики на PFPE
Изключителна химическа инертност и съвместимост с материали
PFPE е устойчив на силна киселина, силна основа, оксиданти и повечето органични разтворители. Съвместим е с неръждаема стомана 316L, уплътнения от FKM/EPDM, PFA/PVDF тръбопроводи, използвани в процесния охладител. Не се получава подуване, разтваряне или утаяване след дългосрочна-циркулация над 1000 часа, поддържайки дългосрочна-чистота на тръбопровода.
Превъзходна електрическа изолация
Обемно съпротивление По-голямо или равно на 10¹⁴ Ω·cm, диелектрична якост По-голямо или равно на 60kV/2,5mm. Далеч по-добър от DI вода и силиконово масло, PFPE може да контактува директно с живи компоненти като литографски светлинни източници и радиочестотни електроди без риск от късо-съединение или изтичане, поддържайки решения за директно течно охлаждане.
Ултра{0}}температурна термична стабилност
Стабилен работен температурен диапазон: -80 градуса ~ +260 градуса, точка на течливост до -97 градуса, точка на кипене 200~270 градуса. Поддържа отлична течливост при ултра-ниска температура и без карбонизация или изпаряване при висока температура, идеално се адаптира към EUV ниска температура (-10 градуса) и ецване при висока температура (80 градуса) работни условия. Топлинна проводимост 0,07~0,09W/(m·K) и специфичен топлинен капацитет, по-голям или равен на 1,0kJ/(kg·K) осигуряват стабилна ефективност на топлопренос.
Ниска летливост, екологична безопасност и дълъг експлоатационен живот
Изключително ниското налягане на парите намалява загубата на изпарение, като постига 3~5 години обслужване без поддръжка-в затворени циркулационни системи. ИмаODP=0, нисък GWP (<150), fully compliant with REACH, RoHS and SEMI S2 industry standards. Non-toxic and non-irritating, it is suitable for semiconductor cleanroom environments.
2.3 Основни степени на PFPE за полупроводников охладител
Типичните охлаждащи течности за полупроводников-клас PFPE включват Solvay Galden, 3M Novec и серия PFPE с висока-чистота за домашни нужди. Избират се различни степени според точката на кипене и температурния диапазон, за да съответстват на охладителя DUV/EUV:
Степен на ниска-температура: Точка на кипене 200 градуса, точка на течливост -97 градуса, подходящ за DUV литография и процеси на гравиране.
Високо{0}}температурен клас: Точка на кипене до 270 градуса, отлична термична стабилност, идеален за CVD/PVD отлагане на тънък слой.
Домашен ултра{0}}PFPE с висока чистота: 99,9999% (6N) чистота, метални примеси под 0,1 ppb, квалифициран за 14nm/7nm усъвършенствани процеси, широко потвърден от основните местни производители на охладители.
3. Процесен охладител на полупроводници и PFPE: Усъвършенствано решение за охлаждане на полупроводници
3.1 Основна синергична стойност
По-висока прецизност на температурния контрол: PFPE се характеризира с нисък вискозитет и висока течливост, осигурявайки стабилен поток и ниска разлика в налягането в циркулационния контур на охладителя. Комбиниран с ±0,01 градуса висок-крайен охладител, той поддържа температурните колебания в рамките на ±0,03 градуса, за да отговори на екстремните изисквания на процеса EUV.
Дългосрочна-ултра{1}}чиста производителност: 6N PFPE с висока-чистота си сътрудничи със системата за ултра-чист контур на Chiller, за да контролира стабилно съдържанието на частици и метални йони след дългосрочна-работа, елиминирайки рисковете от микро-замърсяване на пластини.
Подобрена надеждност на оборудването: Отличната съвместимост на материалите предотвратява корозията на тръбопровода и подуването на уплътненията, като поддържа непрекъсната работа 24/7 и постига 99,999% време на работа на оборудването.
3.2 Сравнение на PFPE срещу традиционни охлаждащи течности
| Параметър | PFPE перфлуорополиетер | DI вода | Воден разтвор на гликол | Силиконово масло |
|---|---|---|---|---|
| Изолационни характеристики | Отлично | Проводим | Слабопроводим | Среден |
| Химическа инертност | перфектен | Средно | беден | генерал |
| Работен температурен диапазон | -80 градуса ~ +260 градуса | 5 градуса ~ 90 градуса | -20 градуса ~ +120 градуса | -50 градуса ~ +180 градуса |
| Ниво на чистота | Полупроводников клас 6N | Лесно мащабиране | Йонни примеси | Риск от валежи |
| Сценарий за приложение | DUV / EUV напреднал процес | Зрял 28nm+ процес | Индустриално охлаждане | Полупроводников-среден клас |
Получете повече подробности за PFPE
4. Състояние на пазара и тенденции в развитието на индустрията
4.1 Текущ пазарен модел
Процесен охладител на полупроводници: Световният пазар е доминиран от Япония TAISEI и Германия Lauda. Водещи местни производители включват Tongfei Stock, Jingyi Equipment и Envicool, фокусиращи се върху масовото производство на охладители с ниво DUV-. Търговският EUV охладител все още не се предлага в Китай, остава в етап на научноизследователска и развойна дейност и проверка на прототип.
Охлаждаща течност PFPE: Световният пазар отдавна е монополизиран от 3M и Solvay. Китайските производители пробиха основната технология, реализирайки масово производство на полупроводников-клас PFPE с 6N ултра-висока чистота. Вътрешният PFPE премина сертифициране на основните доставчици на охладители и ускорено заместване на вноса.
4.2 Бъдещи тенденции на развитие
1. Усъвършенстваното надграждане на процеса води до високо-крайно търсене: С развитието на 3nm/2nm процеси, EUV Chiller изисква -10 градуса ниска температура и ±0,01 градуса ултра-прецизен контрол, съответстващ на нисък-GWP, ултра-високочиста PFPE охлаждаща течност.
2. Ускорено местно заместване: Местните производители на PFPE си сътрудничат с местни марки охладители, за да изградят независими вериги за доставка на полупроводникови термични мениджмънти, широко прилагани в домашни фабрики за DUV вафли.
3.Нисък-GWP и екологично-надграждане: Глобалните разпоредби за емисии на флуор насърчават нисък-GWP (<150) PFPE as the mainstream direction. Domestic brands optimize molecular structure to balance environmental performance and thermal management efficiency.
5. Заключение
Semiconductor Process Chiller е прецизният контрол на температурата в основата на производството на пластини, докато перфлуорополиетерът (PFPE) служи като оптимална охлаждаща среда с висока-производителност. Комбинираното решение осигурява висока-прецизност, ултра-чисто и високонадеждно термично управление за DUV/EUV литография, ецване и процеси на отлагане, което пряко влияе върху добива на чипове и способността на процеса.
Понастоящем Китай е постигнал локализирано заместване в DUV Process Chiller и полупроводников-клас PFPE. Продуктите с ниво EUV- са в ключовия период на пробив. С напредъка на вътрешната промишлена верига за полупроводници, ниско-GWP ултра-висока чистота PFPE + локализиран висок-клас Process Chiller ще се превърне в основна тенденция, подкрепяща независимото и контролируемо развитие на усъвършенстваното производство на полупроводници в Китай.
Като водещ доставчик на PFPE течност, ние предлагаме повече от продукт-ние предлагаме партньорство за вашия успех в управлението на топлината.
Сертифицирано качество и глобално съответствие:Нашите течности се произвеждат под строг контрол на качеството със сертификати UL, CE, ISO, CCC. Ние предоставяме пълна регулаторна документация (MSDS, COA) в подкрепа на вашите нужди за съответствие.
Надеждна верига за доставка на едро: Поддържаме изискванията на OEM за топлопреносна течност с гъвкава, висока цена-ефективна опаковка-от 5 кг/25 кг варели до насипни изотанки-осигуряващи сигурно снабдяване за вашата производствена линия.
Експертно техническо сътрудничество:Подкрепени от силен екип за научноизследователска и развойна дейност в подкрепа на OEM и ODM услугата, ние си сътрудничим върху персонализирани формули и предоставяме-задълбочено инженерство на приложения за оптимизиране на производителността на вашата система.
