ในขณะที่การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ก้าวหน้าไปสู่ระดับ 3 นาโนเมตร 2 นาโนเมตร และโหนดกระบวนการขั้นสูงยิ่งขึ้น ความผันผวนของอุณหภูมิเล็กๆ น้อยๆ ได้กลายเป็นคอขวดที่มองไม่เห็นซึ่งจำกัดผลผลิตของชิป ข้อผิดพลาดการซ้อนทับระดับนาโนเมตรในเครื่องจักรการพิมพ์หิน การเคลื่อนตัวของปฏิกิริยาในห้องแกะสลัก และการสะสมของฟิล์มบาง-ที่ไม่สม่ำเสมอ มักเกิดจากการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิเกิน ±0.1 องศา
เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์หลักการจัดการระบายความร้อนที่มีความแม่นยำสูง- เมื่อจับคู่กับน้ำมันทำความเย็นสมรรถนะสูงของเพอร์ฟลูออโรโพลีเอเทอร์ (PFPE)- จะทำให้เกิดระบบป้องกันอุณหภูมิคงที่สำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง การรวมกันนี้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับขั้นตอนที่สำคัญ เช่น การพิมพ์หิน DUV/EUV การแกะสลัก และการสะสมฟิล์มบาง- บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงาน คุณลักษณะหลัก สถานการณ์การใช้งาน และแนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรมของ Process Chiller และน้ำยาทำความเย็น PFPE อย่างมืออาชีพ
1. เครื่องทำความเย็นกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์: การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ
เครื่องทำความเย็นกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์เป็นอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิที่สะอาดเป็นพิเศษ-แม่นยำสูง- ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการผลิตแผ่นเวเฟอร์ส่วนหน้า แตกต่างจากเครื่องทำน้ำเย็นอุตสาหกรรมทั่วไป โดยมีคุณลักษณะการควบคุมอุณหภูมิต่ำกว่า{{4}องศา ท่อส่งของเหลวที่สะอาดเป็นพิเศษ- และการทำงานที่เสถียรอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน ซึ่งกำหนดความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการและผลผลิตของชิปได้โดยตรง
1.1 หลักการทำงาน: -การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลูปสำหรับนาโนเมตร- ความเสถียรของอุณหภูมิระดับ
เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ใช้วงจรทำความเย็นแบบบีบอัดด้วยไอและการออกแบบการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลูป-คู่:
1. กระบวนการวนรอบ: สารหล่อเย็นที่มีความบริสุทธิ์สูง- (น้ำ PFPE / DI) ไหลผ่านส่วนประกอบสำคัญ เช่น เลนส์สายตาการพิมพ์หิน ห้องแกะสลัก และโพรงปฏิกิริยาการสะสม ดูดซับความร้อนและกลับสู่เครื่องทำความเย็น
2. วงจรทำความเย็น: ประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ เครื่องระเหย และวาล์วปีกผีเสื้อ โดยจะส่งความร้อนจากวงจรกระบวนการไปยังน้ำหล่อเย็นภายนอกผ่านการเปลี่ยนเฟสของสารทำความเย็น
3. การควบคุมอัจฉริยะที่มีความแม่นยำ: ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT1000 ความละเอียดสูง- และอัลกอริธึมควบคุม PID แบบหลาย- ระดับ โดยตอบสนองต่อความผันผวนของโหลดในหน่วยมิลลิวินาที ทำให้ได้รับความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ-ที่ ±0.01 องศา ~ ±0.05 องศา กระบวนการ DUV ต้องการความเสถียร ±0.05 องศา ในขณะที่การพิมพ์หิน EUV ต้องการความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่เข้มงวด ±0.01 องศา
1.2 ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลัก
ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ{{0}: กระบวนการ 7 นาโนเมตร/5 นาโนเมตรขั้นสูงต้องการความผันผวนของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นภายใน ±0.05 องศา ; ระบบออพติคอล EUV ต้องการความเสถียร ±0.01 องศา เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปเนื่องจากความร้อนและการเบี่ยงเบนของโอเวอร์เลย์
วงจรของไหลที่สะอาดเป็นพิเศษ-: ใช้สแตนเลส 316L, วัสดุท่อส่ง PFA/PVDF พร้อมด้วยการกรองที่มีประสิทธิภาพสูง 0.1μm- และเรซินแลกเปลี่ยนไอออน โดยจะควบคุมจำนวนอนุภาคที่ต่ำกว่า 1 อนุภาค/มล. และไอออนของโลหะภายใน 0.1ppb เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของแผ่นเวเฟอร์
การทำงานของช่วงอุณหภูมิกว้าง: ครอบคลุม -20 องศา ถึง +80 องศา ตรงกับความต้องการอุณหภูมิของกระบวนการ DUV (18~22 องศา ), EUV (-10 องศา ~25 องศา ) และการแกะสลัก (40~80 องศา ) ได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ความน่าเชื่อถือสูงและความเข้ากันได้ของวัสดุ: รองรับการทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันด้วยการออกแบบซ้ำซ้อน เข้ากันได้กับ PFPE, น้ำ DI และสื่อทำความเย็นอื่น ๆ ปรับใช้กันอย่างแพร่หลายกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในประเทศ เช่น Naura, Advanced Micro-Fabrication Equipment และ SMEE
1.3 สถานการณ์การใช้งานหลักในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์
เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์คือการกำหนดค่ามาตรฐานสำหรับการผลิตแผ่นเวเฟอร์ส่วนหน้า{0}} ซึ่งครอบคลุมกระบวนการหลักสี่กระบวนการ:
ภาพพิมพ์หิน DUV / EUV: ทำให้เลนส์ฉายภาพ ระยะเวเฟอร์ และแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์เย็นลง เพื่อรักษาอุณหภูมิของแสงให้คงที่ และรับประกันความแม่นยำของการซ้อนทับและความสม่ำเสมอของเส้นบรรทัด
การกัดแบบแห้ง/แบบเปียก: ทำให้อิเล็กโทรด RF และผนังห้องเย็นลง ทำให้อุณหภูมิพลาสมาคงที่ ปรับอัตราการกัดและความสม่ำเสมอทางสัณฐานวิทยาให้เหมาะสม และหลีกเลี่ยงการเคลื่อนตัวของความร้อน
การตกสะสมของฟิล์มบาง CVD / PVD: ควบคุมอุณหภูมิช่องปฏิกิริยาอย่างแม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าความหนาและองค์ประกอบของฟิล์มซิลิคอนออกไซด์และซิลิคอนไนไตรด์สม่ำเสมอ ช่วยลดอัตราข้อบกพร่อง
การปลูกถ่ายไอออน: ทำให้แหล่งไอออนและอิเล็กโทรดตัวเร่งเย็นลง เพื่อรักษาพลังงานลำแสงไอออนให้คงที่ และความสม่ำเสมอในความลึกของการปลูกถ่าย
2. เพอร์ฟลูออโรโพลีอีเทอร์ (PFPE): น้ำมันทำความเย็นในอุดมคติสำหรับเครื่องทำความเย็นในกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์
เพอร์ฟลูออโรโพลีอีเทอร์ (PFPE) เป็นสารประกอบฟลูออริเนตโมเลกุลสูง-ที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน ฟลูออรีน และออกซิเจน ด้วยโครงสร้างโมเลกุลที่มีฟลูออริเนตสมบูรณ์ จึงมีความเฉื่อยทางเคมีขั้นสุดยอด ความเป็นฉนวนไฟฟ้าที่เหนือกว่า และ-ความเสถียรทางความร้อนในช่วงกว้าง PFPE ได้กลายเป็นของเหลวทำความเย็นระดับพรีเมียมโดยเฉพาะสำหรับเครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ระดับไฮเอนด์- โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับข้อกำหนดที่เข้มงวดของกระบวนการขั้นสูงของ DUV และ EUV
2.1 ข้อดีของโครงสร้างโมเลกุล
ประสิทธิภาพหลักของ PFPE มาจากหน่วยการทำซ้ำเพอร์ฟลูออโรอีเทอร์ (-CF₂-O-CF₂-) พันธะเคมี C-F มีพลังงานพันธะสูงเป็นพิเศษ- และมีความคงตัวของโมเลกุลที่ดีเยี่ยม หากไม่มีอะตอมของไฮโดรเจนหรือคลอรีนที่แอคทีฟ PFPE จะหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของสารเคมี การสลายตัว และการตกตะกอนของสิ่งเจือปนโดยพื้นฐาน เป็นไปตามมาตรฐาน-ความสะอาดเป็นพิเศษและความเข้ากันได้สูง-ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
2.2 ลักษณะการปฏิบัติงานที่สำคัญของ PFPE
ความเฉื่อยทางเคมีขั้นรุนแรงและความเข้ากันได้ของวัสดุ
PFPE ต้านทานกรดแก่ ด่างแก่ สารออกซิแดนท์ และตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่ สามารถใช้งานร่วมกับสแตนเลส 316L, ซีล FKM/EPDM, ท่อ PFA/PVDF ที่ใช้ใน Process Chiller ไม่มีการบวม การละลาย หรือการตกตะกอนเกิดขึ้นหลังจากการไหลเวียนระยะยาว-นานกว่า 1,000 ชั่วโมง เพื่อรักษาความสะอาดของท่อส่ง-ในระยะยาว
ฉนวนไฟฟ้าที่เหนือกว่า
ความต้านทานของปริมาตร มากกว่าหรือเท่ากับ 10¹⁴ Ω·cm, ความเป็นฉนวน มากกว่าหรือเท่ากับ 60kV/2.5 มม. ดีกว่าน้ำ DI และน้ำมันซิลิโคนมาก PFPE สามารถติดต่อส่วนประกอบที่มีกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง เช่น แหล่งกำเนิดแสงการพิมพ์หินและอิเล็กโทรด RF โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการลัดวงจรหรือการรั่วไหล- รองรับโซลูชันการทำความเย็นด้วยของเหลวโดยตรง
ความเสถียรทางความร้อนของอุณหภูมิกว้างพิเศษ-
ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เสถียร: -80 องศา ~ +260 องศา จุดไหลต่ำสุดที่ -97 องศา จุดเดือด 200~270 องศา โดยจะรักษาสภาพการไหลที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ- และไม่มีการเกิดคาร์บอนหรือการระเหยที่อุณหภูมิสูง ปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานของ EUV ที่อุณหภูมิต่ำ (-10 องศา ) และการแกะสลักที่อุณหภูมิสูง (80 องศา ) ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ค่าการนำความร้อน 0.07~0.09W/(m·K) และความจุความร้อนจำเพาะ มากกว่าหรือเท่ากับ 1.0kJ/(kg·K) ช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่เสถียร
ความผันผวนต่ำ ความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม และอายุการใช้งานยาวนาน
ความดันไอที่ต่ำมากจะช่วยลดการสูญเสียการระเหย ทำให้ได้รับการบำรุงรักษาฟรี 3~5 ปี{2}}ในระบบหมุนเวียนแบบปิดผนึก มันมีโอดีพี=0, GWP ต่ำ (<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 เกรด PFPE หลักสำหรับเครื่องทำความเย็นเซมิคอนดักเตอร์
สารทำความเย็นเกรด PFPE ของเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป- ได้แก่ Solvay Galden, 3M Novec และซีรีส์ PFPE ที่มีความบริสุทธิ์สูง-ภายในประเทศ เกรดที่แตกต่างกันจะถูกเลือกตามจุดเดือดและช่วงอุณหภูมิเพื่อให้ตรงกับเครื่องทำความเย็น DUV/EUV:
เกรดอุณหภูมิต่ำ-: จุดเดือด 200 องศา จุดเท -97 องศา เหมาะสำหรับการพิมพ์หิน DUV และกระบวนการแกะสลัก
เกรดอุณหภูมิสูง-: จุดเดือดสูงถึง 270 องศา มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับการสะสมของฟิล์มบาง CVD/PVD
PFPE ความบริสุทธิ์สูงพิเศษในประเทศ-: ความบริสุทธิ์ 99.9999% (6N) สิ่งเจือปนของโลหะต่ำกว่า 0.1ppb มีคุณสมบัติสำหรับกระบวนการขั้นสูง 14 นาโนเมตร/7 นาโนเมตร ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางโดยผู้ผลิตเครื่องทำความเย็นหลักในประเทศ
3. เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์และ PFPE: โซลูชันการทำความเย็นเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง
3.1 คุณค่าการทำงานร่วมกันหลัก
ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิที่สูงขึ้น: PFPE มีความหนืดต่ำและมีความลื่นไหลสูง ทำให้มั่นใจได้ถึงการไหลที่เสถียรและความแตกต่างของแรงดันต่ำในวงจรการไหลเวียนของ Chiller เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องทำความเย็นปลายสูง ±0.01 องศา- อุณหภูมิจะผันผวนภายใน ±0.03 องศา เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านกระบวนการขั้นสุดโต่งของ EUV
ประสิทธิภาพการทำความสะอาด-ระยะยาวเป็นพิเศษ-: PFPE ที่มีความบริสุทธิ์สูง- 6N ร่วมมือกับระบบ Clean Loop ของ Chiller ultra- เพื่อควบคุมปริมาณอนุภาคและไอออนของโลหะอย่างเสถียรหลังจากการทำงานระยะยาว- ซึ่งช่วยขจัดความเสี่ยงในการปนเปื้อนระดับไมโคร-ของเวเฟอร์
ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่ได้รับการปรับปรุง: ความเข้ากันได้ของวัสดุที่ดีเยี่ยมช่วยป้องกันการกัดกร่อนของท่อและการบวมของซีล รองรับการทำงานอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน และทำให้อุปกรณ์พร้อมใช้งาน 99.999%
3.2 PFPE เทียบกับการเปรียบเทียบของเหลวหล่อเย็นแบบดั้งเดิม
| พารามิเตอร์ | PFPE เปอร์ฟลูออโรโพลีเมอร์ | ดี.ไอ.วอเตอร์ | สารละลายน้ำไกลคอล | น้ำมันซิลิโคน |
|---|---|---|---|---|
| ประสิทธิภาพของฉนวน | ยอดเยี่ยม | สื่อกระแสไฟฟ้า | สื่อกระแสไฟฟ้าอ่อน | ปานกลาง |
| ความเฉื่อยทางเคมี | สมบูรณ์แบบ | เฉลี่ย | ยากจน | ทั่วไป |
| ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน | -80 องศา ~ +260 องศา | 5 องศา ~ 90 องศา | -20 องศา ~ +120 องศา | -50 องศา ~ +180 องศา |
| ระดับความสะอาด | เซมิคอนดักเตอร์ เกรด 6N | ปรับขนาดได้ง่าย | ไอออนเจือปน | ความเสี่ยงจากการตกตะกอน |
| สถานการณ์การใช้งาน | กระบวนการขั้นสูง DUV / EUV | กระบวนการ 28nm+ สำหรับผู้ใหญ่ | ระบายความร้อนอุตสาหกรรม | สารกึ่งตัวนำระดับกลาง- |
รับรายละเอียดเพิ่มเติมสำหรับ PFPE
4. สถานะตลาดและแนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรม
4.1 รูปแบบตลาดปัจจุบัน
เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์: ตลาดโลกถูกครอบงำโดย TAISEI ของญี่ปุ่นและ Lauda ของเยอรมนี ผู้ผลิตชั้นนำในประเทศ ได้แก่ Tongfei Stock, Jingyi Equipment และ Envicool ซึ่งมุ่งเน้นการผลิตเครื่องทำความเย็นระดับ DUV{1}} จำนวนมาก เครื่องทำความเย็น EUV เชิงพาณิชย์ยังไม่มีจำหน่ายในจีน โดยยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนาและการตรวจสอบต้นแบบ
PFPE Cooling Fluid: ตลาดโลกที่ 3M และ Solvay ผูกขาดมายาวนาน ผู้ผลิตในจีนได้เจาะลึกเทคโนโลยีหลัก โดยตระหนักถึงการผลิตจำนวนมากของเซมิคอนดักเตอร์เกรด PFPE - ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ 6N - PFPE ในประเทศได้ผ่านการรับรองจากซัพพลายเออร์เครื่องทำความเย็นหลักและเร่งการทดแทนการนำเข้า
4.2 แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต
1. การอัปเกรดกระบวนการขั้นสูงขับเคลื่อนความต้องการปลายทางสูง-: ในขณะที่กระบวนการ 3 นาโนเมตร/2 นาโนเมตรพัฒนาขึ้น เครื่องทำความเย็น EUV ต้องการอุณหภูมิต่ำ -10 องศาและการควบคุมที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษ ±0.01 องศา- ซึ่งตรงกับของเหลวทำความเย็น PFPE ที่มีความบริสุทธิ์สูง -GWP ต่ำเป็นพิเศษ-
2. การเร่งการทดแทนในประเทศ: ผู้ผลิต PFPE ในประเทศร่วมมือกับแบรนด์ Chiller ในท้องถิ่นเพื่อสร้างห่วงโซ่อุปทานการจัดการความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์อิสระ ซึ่งนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานแผ่นเวเฟอร์ DUV ในประเทศ
3.การอัปเกรดที่เป็นมิตร-GWP และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม-ต่ำ: กฎระเบียบการปล่อยฟลูออรีนทั่วโลกส่งเสริม-GWP ที่ต่ำ (<150) PFPE as the mainstream direction. Domestic brands optimize molecular structure to balance environmental performance and thermal management efficiency.
5. บทสรุป
เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์เป็นแกนหลักของการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำของการผลิตแผ่นเวเฟอร์ ในขณะที่เพอร์ฟลูออโรโพลีอีเทอร์ (PFPE) ทำหน้าที่เป็นตัวกลางทำความเย็นประสิทธิภาพสูง-ที่เหมาะสมที่สุด โซลูชันแบบผสมผสานนี้ให้การจัดการระบายความร้อน-แม่นยำสูงเป็นพิเศษ- และเชื่อถือได้สูงสำหรับการพิมพ์หิน DUV/EUV การกัดและการสะสม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตของชิปและความสามารถของกระบวนการ
ปัจจุบัน จีนประสบความสำเร็จในการทดแทนเฉพาะท้องถิ่นใน DUV Process Chiller และเซมิคอนดักเตอร์-เกรด PFPE ผลิตภัณฑ์ระดับ EUV-อยู่ในช่วงการพัฒนาที่สำคัญ ด้วยความก้าวหน้าของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศ PFPE ที่มีความบริสุทธิ์สูง -GWP พิเศษ- สูง + เครื่องทำความเย็นสำหรับกระบวนการขั้นสูง- เฉพาะที่จะกลายเป็นกระแสหลัก ซึ่งสนับสนุนการพัฒนาที่เป็นอิสระและควบคุมได้ของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงของจีน
ในฐานะซัพพลายเออร์ของเหลว PFPE ชั้นนำ เรามอบมากกว่าผลิตภัณฑ์-ที่เราเสนอความร่วมมือเพื่อความสำเร็จในการจัดการระบายความร้อนของคุณ
คุณภาพที่ผ่านการรับรองและการปฏิบัติตามข้อกำหนดระดับโลก:ของเหลวของเราผลิตภายใต้การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดด้วยการรับรอง UL, CE, ISO, CCC เราจัดทำเอกสารกำกับดูแลฉบับสมบูรณ์ (MSDS, COA) เพื่อรองรับความต้องการด้านการปฏิบัติตามข้อกำหนดของคุณ
ห่วงโซ่อุปทานเทกองที่เชื่อถือได้: เราสนับสนุนข้อกำหนดของของเหลวถ่ายเทความร้อนของ OEM ด้วย-บรรจุภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนสูง- ตั้งแต่ถัง 5 กก./25 กก. ไปจนถึงไอโซแทงค์จำนวนมาก- รับประกันการจัดหาที่ปลอดภัยสำหรับสายการผลิตของคุณ
ความร่วมมือทางเทคนิคของผู้เชี่ยวชาญ:ด้วยการสนับสนุนจากทีม R&D ที่แข็งแกร่งเพื่อสนับสนุนบริการ OEM และ ODM เราทำงานร่วมกันในการกำหนดสูตรที่กำหนดเองและมอบ-วิศวกรรมแอปพลิเคชันเชิงลึกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบของคุณ
