Rủi ro cacbon hóa trong máy sưởi không khí bán dẫn
Không khí nóng ở 200 độ được sử dụng trong các dụng cụ làm sạch và làm khô tấm bán dẫn. Máy sưởi PFA trong dịch vụ này có thể phát triển các đường dẫn điện cacbon hóa khi các chất ô nhiễm hữu cơ trên bề mặt trải qua quá trình nhiệt phân dưới sự phóng điện của quầng sáng. Phân tích định lượng từ 11 nhà máy bán dẫn cho thấy rằng ô nhiễm hữu cơ ở mức thấp tới 0,1 µg/cm2 sẽ làm giảm năng lượng kích hoạt cho quá trình grafit hóa PFA từ 250 kJ/mol xuống 180 kJ/mol, làm tăng nguy cơ cacbon hóa lên gấp 10 lần. Bề mặt PFA sạch sẽ chống lại hiện tượng than chì hóa ngay cả ở nhiệt độ 300 độ.
Cơ chế than chì hóa và năng lượng kích hoạt
PFA phân hủy ở nhiệt độ trên 360 độ nhưng sự phóng điện vầng quang (phóng điện một phần) có thể phá vỡ liên kết C-F ở nhiệt độ thấp hơn (200-250 độ ), tạo ra cặn-giàu carbon. Với sự có mặt của các chất ô nhiễm hữu cơ (hydrocarbon, dư lượng chất quang dẫn, chất bôi trơn), quá trình nhiệt phân xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn, tạo thành các đường dẫn giống như than chì. Năng lượng kích hoạt cho quá trình than chì hóa (Ea) giảm khi lượng chất gây ô nhiễm tăng:
| Mức độ ô nhiễm bề mặt (µg/cm2)|Năng lượng kích hoạt cho quá trình than chì hóa (kJ/mol)|Nhiệt độ cho quá trình cacbon hóa 10% trong 1000h với Corona|Dòng rò ở 230V, 200 độ (µA) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| <0.01 (clean room handled) | 250 | >280 độ |<0.1 |
| 0,01-0,1 (sạch tiêu chuẩn)|220|260 độ|0,5 |
| 0,1-1,0 (điển hình)|180|230 độ|5 |
| 1,0-10 (xử lý kém)|150|210 độ|50 |
| >10 (ô nhiễm tổng thể)|120|190 độ|500+ |
Điều kiện xả Corona trong máy sưởi không khí
Sự phóng điện của quầng điện xảy ra tại các điểm sắc nhọn hoặc các khuyết tật dưới tác dụng của điện áp cao. Đối với máy sưởi 230V, điện áp khởi động corona là 400-600V. Tuy nhiên, trong không khí ở nhiệt độ 200 độ và áp suất khí quyển, quầng hào quang có thể xuất hiện ở điện áp thấp hơn nếu ô nhiễm bề mặt làm giảm ngưỡng ion hóa. Các chất ô nhiễm hữu cơ phân hủy dưới quầng hào quang, lắng đọng cacbon giúp tăng cường khả năng thải ra hơn nữa. Phản hồi tích cực này có thể dẫn đến quá trình cacbon hóa nhanh chóng trong vài giờ.
Nguồn ô nhiễm và giảm nhẹ
| Nguồn ô nhiễm | Tải trọng điển hình (µg/cm2) | Ea Giảm | Giảm nhẹ |
|---|---|---|---|
| Dấu vân tay | 1-10 | Nghiêm trọng | Xử lý găng tay, lau dung môi |
| Hơi quang điện | 0.1-1 | Vừa phải | Ống xả cục bộ, định vị lò sưởi ở thượng nguồn của tấm wafer |
| Bơm hơi dầu | 0.1-0.5 | Vừa phải | máy bơm chân không, bộ lọc chân không không dầu |
| Cặn bao bì | 0.05-0.2 | Nhẹ | Làm sạch bao bì trong phòng, nướng-trước khi sử dụng |
| Hydrocarbon trong không khí | 0.01-0.05 | Tối thiểu | Lọc HEPA/ULPA, lọc than hoạt tính |
Độ dày của tường và sự lan truyền cacbon hóa
Khi quá trình cacbon hóa bắt đầu, đường dẫn điện có thể truyền qua thành PFA. Những bức tường dày hơn tạo ra nhiều khoảng cách hơn cho sự phát triển của đường carbon trước khi chạm tới lõi kim loại:
| Độ dày của tường | Thời gian từ khi bắt đầu đến khi đi qua-Đường cacbon trên tường ở 200 độ với mức ô nhiễm 1 µg/cm² | Hệ số an toàn so với. 1.5mm |
|---|---|---|
| 1,5mm | 100 giờ | 1.0x |
| 2.0mm | 250 giờ | 2.5x |
| 2,5mm | 500 giờ | 5.0x |
| 3.0mm | 900 giờ | 9.0x |
Làm sạch bề mặt và thụ động
Làm sạch bằng dung môi (isopropanol, axeton) loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ nhưng có thể để lại cặn. Làm sạch bằng plasma (oxy, 100W, 5 phút) oxy hóa tất cả các chất hữu cơ, đạt được<0.01 µg/cm² residual carbon. UV-ozone cleaning is also effective for PFA. For critical semiconductor dryers, specify plasma-cleaned PFA heaters with certification of surface contamination below 0.02 µg/cm² by contact angle measurement (high contact angle indicates cleanliness).
Hướng dẫn đặc điểm kỹ thuật cho máy sưởi không khí bán dẫn
Đối với không khí được làm nóng ở 200 độ trong máy sấy bán dẫn, hãy chỉ định máy sưởi PFA có chức năng làm sạch bằng plasma trước khi vận chuyển và đóng gói trong túi-phòng sạch. Yêu cầu chứng nhận mức độ nhiễm bẩn bề mặt dưới 0,02 µg/cm² bằng phương pháp chiết bằng dung môi và GC{4}}MS. Đối với độ dày của tường, chỉ định tối thiểu 2,5mm để cung cấp khả năng chống lan truyền mặc dù thực hành vệ sinh tốt nhất. Đối với các bộ gia nhiệt tiếp xúc với hơi chất cản quang, hãy bổ sung các bộ gia nhiệt xả cục bộ và định vị ở phía thượng nguồn của khu xử lý tấm bán dẫn. Khi yêu cầu báo giá, hãy nêu rõ rằng máy sưởi dành cho dịch vụ không khí khô sạch có kiểm soát hữu cơ. Giá cao hơn cho việc làm sạch bằng plasma và đóng gói{10}}phòng sạch (so với tiêu chuẩn 10{12}}15%) là hợp lý bằng cách loại bỏ dòng điện rò rỉ liên quan đến quá trình cacbon hóa có thể làm hỏng thiết bị đo lường bán dẫn nhạy cảm. Đối với các hệ thống hiện có có lỗi nối đất không giải thích được, hãy thực hiện phân tích hữu cơ bề mặt trên các thiết bị sưởi đã được loại bỏ để xác định nguồn ô nhiễm.
