Оскільки виробництво напівпровідників просувається до 3-нм, 2-нм і більш просунутих технологічних вузлів, незначні температурні коливання стали невидимим вузьким місцем, що обмежує продуктивність мікросхем. Помилки нанометрового накладення в літографічних машинах, дрейф реакції в камерах травлення та нерівномірне осадження тонкої -плівки часто спричинені відхиленнями температури понад ±0,1 градуса.
Напівпровідниковий технологічний охолоджувач діє як високо-основне обладнання для керування температурою. У поєднанні з високоефективною охолоджувальною рідиною перфторполіефіру (PFPE) створюється система захисту від постійної температури для передових напівпровідникових процесів. Ця комбінація є незамінною для критичних процедур, включаючи літографію DUV/EUV, травлення та осадження тонких -плівок. У цій статті професійно пояснюється принцип роботи, основні характеристики, сценарії застосування та тенденції розвитку галузі охолоджувальної рідини Process Chiller і PFPE.
1. Напівпровідниковий технологічний охолоджувач: точний контроль температури
Напівпровідниковий технологічний охолоджувачце високо-точний, над-чистий пристрій контролю температури, спеціально розроблений для-виробництва передніх пластин. На відміну від звичайних промислових охолоджувачів води, він має низький-контроль температури, ультра-чисті трубопроводи рідини та безперебійну стабільну роботу 24/7, що безпосередньо визначає повторюваність процесу та вихід стружки.
1.1 Принцип роботи: замкнутий-теплообмін для нанометрового-рівня стабільності температури
Semiconductor Process Chiller застосовує цикл охолодження з компресією пари та конструкцію теплообміну з подвійним-контуром:
1. Технологічний цикл: охолоджувальна рідина високої-чистості (PFPE / DI вода) проходить через ключові компоненти, такі як літографічні оптичні лінзи, камери травлення та реакційні порожнини осадження, поглинає тепло та повертається до холодильної машини.
2. Холодильний контур: складається з компресорів, конденсаторів, випарників і дросельних клапанів, він передає тепло від технологічного контуру до зовнішньої охолоджувальної води через зміну фази холодоагенту.
3. Точне інтелектуальне керування: оснащений датчиками температури PT1000 з високою-роздільністю та багато{3}}алгоритмом ПІД-контролю, він реагує на коливання навантаження за мілісекунди, досягаючи над-високої точності керування температурою ±0,01° ~ ±0,05°. Процес DUV вимагає стабільності ±0,05 градуса, тоді як літографія EUV вимагає суворої стабільності температури ±0,01 градуса.
1.2 Основні технічні переваги
Над-висока точність контролю температури: вдосконалені 7-нм/5-нм процеси вимагають коливань температури охолоджуючої рідини в межах ±0,05 градуса; Оптичні системи EUV потребують стабільності ±0,01 градуса, щоб уникнути термічної деформації та відхилення накладення.
Ультра{0}}чистий контур рідини: використано нержавіючу сталь 316L, PFA/PVDF матеріали для трубопроводів, оснащено високоефективною фільтрацією 0,1 мкм- та іонообмінною смолою. Він контролює кількість частинок нижче 1 частинки/мл та іонів металу в межах 0,1 ppb, щоб запобігти забрудненню пластин.
Робота в широкому діапазоні температур: охоплює від -20 градусів до +80 градусів, ідеально відповідаючи температурним вимогам процесів DUV (18~22 градуси), EUV (-10 градусів ~25 градусів) і травлення (40~80 градусів).
Висока надійність і сумісність з матеріалами: підтримує безперервну роботу в режимі 24/7 із резервною конструкцією, сумісною з PFPE, деконсервованою водою та іншими охолоджувачами. Широко адаптований до домашнього напівпровідникового обладнання, такого як Naura, Advanced Micro-Fabrication Equipment і SMEE.
1.3 Основні сценарії застосування у виробництві напівпровідників
Semiconductor Process Chiller — це стандартна конфігурація для-виробництва передніх пластин, яка охоплює чотири основні процеси:
Літографія DUV/EUV: охолоджує проекційні лінзи, пластини та лазерні джерела світла для стабілізації оптичної температури та забезпечення точності накладення та рівномірності ширини лінії.
Сухе/вологе травлення: охолоджує радіочастотні електроди та стінки камери, стабілізує температуру плазми, оптимізує швидкість травлення та однорідність морфології та запобігає тепловому дрейфу.
Осадження тонкої плівки CVD / PVD: точно контролює температуру реакційної порожнини для забезпечення рівномірної товщини та складу плівок оксиду кремнію та нітриду кремнію, зменшуючи кількість дефектів.
Іонна імплантація: охолоджує джерела іонів і прискорювальні електроди для стабілізації енергії пучка іонів і сталості глибини імплантації.
2. Перфторполіефір (PFPE): ідеальна охолоджуюча рідина для напівпровідникових холодильних машин
Перфторполіефір (PFPE) – це високо{0}}молекулярна фторована сполука, що складається з атомів Карбону, Фтору та Оксигену. Завдяки повністю фторованій молекулярній структурі він має надзвичайну хімічну інертність, чудову електроізоляцію та -термічну стабільність у широкому діапазоні. PFPE став спеціальною охолоджувальною рідиною преміум-класу для-напівпровідникових технологічних чиллерів високого класу, особливо підходить для суворих вимог передових процесів DUV та EUV.
2.1 Перевага молекулярної структури
Основні характеристики PFPE походять від повторюваної одиниці перфторефіру (-CF₂-O-CF₂-). Хімічний зв’язок C-F має над-високу енергію зв’язку з чудовою молекулярною стабільністю. Без активних атомів водню чи хлору PFPE принципово запобігає хімічній корозії, розкладанню та випаданню домішок, повністю відповідаючи стандартам ультра-чистості та високої-сумісності напівпровідникової промисловості.
2.2 Ключові робочі характеристики PFPE
Надзвичайна хімічна інертність і сумісність з матеріалами
PFPE стійкий до сильних кислот, сильних лугів, окислювачів і більшості органічних розчинників. Він сумісний з нержавіючою сталлю 316L, ущільнювачами FKM/EPDM, трубопроводами PFA/PVDF, які використовуються в технологічних чиллерах. Після довготривалої-циркуляції протягом 1000 годин не відбувається набрякання, розчинення чи осаду, зберігаючи довго-чистоту трубопроводу.
Чудова електроізоляція
Питомий об'ємний опір більше або дорівнює 10¹⁴ Ω·см, діелектрична міцність більше або дорівнює 60 кВ/2,5 мм. Набагато краще, ніж DI вода та силіконова олія, PFPE може безпосередньо контактувати з живими компонентами, такими як літографічні джерела світла та радіочастотні електроди, без короткого-замикання чи витоку, підтримуючи рішення прямого рідинного охолодження.
Ультра-температурна термостабільність
Діапазон стабільних робочих температур: -80 градусів ~ +260 градусів, температура застигання до -97 градусів, температура кипіння 200~270 градусів. Він зберігає чудову текучість при ультра-температурі та відсутність карбонізації чи випаровування при високій температурі, ідеально адаптуючись до умов роботи при низькій температурі EUV (-10 градусів) і травленні при високій температурі (80 градусів). Теплопровідність 0,07~0,09 Вт/(м·K) і питома теплоємність більше або дорівнює 1,0 кДж/(кг·K) забезпечують стабільну ефективність теплопередачі.
Низька летючість, екологічна безпека та тривалий термін служби
Надзвичайно низький тиск пари зменшує втрати на випаровування, забезпечуючи 3~5 років безобслуговування-в герметичних циркуляційних системах. Це маєODP=0, низький 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 Основні класи PFPE для напівпровідникових охолоджувачів
Типові охолоджуючі рідини PFPE для напівпровідників-класу включають Solvay Galden, 3M Novec та вітчизняні серії PFPE високої{2}}чистоти. Різні сорти вибираються відповідно до точки кипіння та діапазону температур, щоб відповідати охолоджувачу DUV/EUV:
Низько{0}}температурний клас: температура кипіння 200 градусів, температура застигання -97 градусів, підходить для літографії DUV і процесів травлення.
Високо{0}}температурний клас: температура кипіння до 270 градусів, чудова термічна стабільність, ідеально підходить для нанесення тонкої плівки CVD/PVD.
Вітчизняний PFPE над-високої чистоти: чистота 99,9999% (6N), металеві домішки менше 0,1ppb, кваліфікований для передових процесів 14 нм/7 нм, широко перевірено основними вітчизняними виробниками холодильних машин.
3. Напівпровідниковий технологічний охолоджувач і PFPE: вдосконалене рішення для охолодження напівпровідників
3.1 Основна синергічна цінність
Вища точність контролю температури: PFPE має низьку в'язкість і високу текучість, що забезпечує стабільний потік і низьку різницю тиску в контурі циркуляції холодильної машини. У поєднанні з охолоджувачем із високим -охолоджувачем ±0,01 градуса він утримує коливання температури в межах ±0,03 градуса, щоб відповідати екстремальним вимогам процесу EUV.
Довгострокова-надзвичайно{1}}чиста продуктивність: 6N високо-чистого PFPE співпрацює з системою ультра-чистого циклу Chiller для стабільного контролю вмісту часток і іонів металу після тривалої-експлуатації, усуваючи ризики мікро-забруднення пластин.
Покращена надійність обладнання: відмінна сумісність з матеріалами запобігає корозії трубопроводу та розбуханню ущільнення, підтримуючи безперервну роботу 24/7 і досягаючи 99,999% часу безвідмовної роботи обладнання.
3.2 Порівняння PFPE і традиційних охолоджуючих рідин
| Параметр | Перфторполіефір PFPE | Д. І. Водяний | Водний розчин гліколю | Силіконова олія |
|---|---|---|---|---|
| Ізоляційні характеристики | Чудово | провідний | Слабо провідний | Середній |
| Хімічна інертність | ідеально | Середній | Бідний | Загальний |
| Діапазон робочих температур | -80 градусів ~ +260 градусів | 5 градусів ~ 90 градусів | -20 градусів ~ +120 градусів | -50 градусів ~ +180 градусів |
| Рівень чистоти | Напівпровідник класу 6N | Легке масштабування | Іонні домішки | Ризик опадів |
| Сценарій застосування | Розширений процес DUV / EUV | Зрілий процес 28 нм+ | Промислове охолодження | Напівпровідник-середнього рівня |
Отримайте більше деталей для PFPE
4. Стан ринку та тенденції розвитку галузі
4.1 Поточна структура ринку
Напівпровідниковий технологічний охолоджувач: на світовому ринку домінують Японія TAISEI та Німеччина Lauda. До провідних вітчизняних виробників належать Tongfei Stock, Jingyi Equipment і Envicool, які зосереджуються на масовому виробництві холодильних установок рівня DUV-. Комерційний EUV Chiller ще не доступний у Китаї, він перебуває на стадії дослідження та розробки та перевірки прототипу.
Охолоджуюча рідина PFPE: світовий ринок давно монополізований компаніями 3M і Solvay. Китайські виробники прорвали основну технологію, реалізувавши масове виробництво напівпровідникового-PFPE з 6N над-високої чистоти. Вітчизняний PFPE пройшов сертифікацію основних постачальників чиллерів та прискорив імпортозаміщення.
4.2 Майбутні тенденції розвитку
1. Удосконалена модернізація процесу забезпечує високий-кінцевий попит: у міру розвитку процесів 3 нм/2 нм для охолоджувача EUV потрібен -10-градусний низький температурний режим і ±0,01 градус над-точний контроль, що відповідає низькому-GWP, над-високочистому PFPE охолоджувальній рідині.
2. Прискорене внутрішнє заміщення: вітчизняні виробники PFPE співпрацюють з місцевими брендами охолоджувачів для створення незалежних ланцюгів постачання напівпровідникових терморегуляторів, які широко застосовуються на вітчизняних фабриках з виробництва пластин DUV.
3. Низький-GWP і екологічно-оновлення: Глобальні норми викидів фтору сприяють низькому-GWP (<150) PFPE as the mainstream direction. Domestic brands optimize molecular structure to balance environmental performance and thermal management efficiency.
5. Висновок
Напівпровідниковий технологічний охолоджувач є основою точного контролю температури у виробництві пластин, тоді як перфторполіефір (PFPE) служить оптимальним високо-продуктивним охолоджувачем. Комбіноване рішення забезпечує високу-точність, ультра-чисте та високонадійне керування температурою для літографії DUV/EUV, процесів травлення та осадження, що безпосередньо впливає на вихід стружки та продуктивність процесу.
Наразі Китай досяг локальної заміни в DUV Process Chiller і напівпровідниковому -PFPE. Продукти рівня EUV- перебувають у ключовому періоді прориву. З розвитком внутрішнього промислового ланцюга виробництва напівпровідників низький-GWP ультра-високої чистоти PFPE + локалізований високоякісний-процесний охолоджувач стане основною тенденцією, підтримуючи незалежний і контрольований розвиток передового виробництва напівпровідників у Китаї.
Як провідний постачальник рідин PFPE, ми надаємо більше, ніж продукт-ми пропонуємо партнерство для вашого успіху в управлінні теплом.
Сертифікована якість і глобальна відповідність:Наші рідини виробляються під суворим контролем якості з сертифікатами UL, CE, ISO, CCC. Ми надаємо повну нормативну документацію (MSDS, COA) для підтримки ваших потреб у відповідності.
Надійний ланцюг оптових поставок: Ми підтримуємо вимоги OEM до теплоносіїв за допомогою гнучкої, високої вартості-ефективної упаковки-від бочок 5/25 кг до ізотенків-, що забезпечує надійне постачання вашої виробничої лінії.
Експертна технічна співпраця:Підтримуючи потужну команду досліджень і розробок для підтримки послуг OEM і ODM, ми співпрацюємо над спеціальними формулами та надаємо-поглиблену розробку програм для оптимізації продуктивності вашої системи.
