半導体製造施設では、故障した PTFE 浸漬ヒーターをコンパクトなウェット ベンチ ツールに交換する必要がありました。利用可能なスペースは、タンク壁に沿った幅 150 mm、深さ 400 mm、フランジ開口部 100 mm のスロットでした。必要なワット数は2.5kWでした。標準的なカタログ ヒーターは、スペースに対して幅が広すぎる、長すぎる、またはワット密度が高すぎるかのいずれかでした。この施設には、スロットに適合し、安全なワット密度で動作するカスタム ヒーターが必要でした。
スペースが限られた半導体ツール用に PTFE 浸漬ヒーターを指定するには、大型のめっきタンク用に指定する場合とは異なるアプローチが必要です。{0}スペースの制約は厳しくなり、化学反応はより攻撃的になることが多く、温度均一性の要件もより厳しくなります。仕様では、非常に小さなエンベロープ内でワット密度、表面積、および物理的適合性のバランスを取る必要があります。
スペース制約の分析
最初のステップは、利用可能なスペースを正確にマッピングすることです。半導体ツールでは、ヒータースペースは多くの場合、一方の側がタンクの壁、もう一方の側がウェーハ搬送経路、そしてその下のタンク底部によって画定されます。利用可能な容積は、標準のヒーターでは満たせない不規則な形状である場合があります。
重要な寸法は、最大幅、最大奥行き、最大高さ、可動部品とのクリアランスです。フランジ開口部により、挿入できるヒーターの最大直径が決まります。浸漬深さによって、使用可能な加熱長さが決まります。
| 寸法 | 一般的な制約 | ヒーター設計への影響 |
|---|---|---|
| 製作可能幅 | 100～200mm | ヒーター幅を制限します |
| 利用可能な深さ | 300～500mm | 加熱される長さを制限する |
| フランジ開口部 | 80～150mm | ヒーターの挿入を制限します |
| 浸漬深さ | 200～400mm | 加熱される長さを制限する |
| キャリアとのクリアランス | 50～100mm | はみ出しを抑える |
半導体ウェットベンチツールのスペース制約
ワット密度と表面積の計算
1.0 W/cm2 の安全なワット密度で 2.5 kW の負荷を実現するには、2,500 cm2 のシース表面積が必要です。スペースが限られたツールでその表面積を達成するには、コンパクトなマルチパス構成が必要です。-
シース直径が 50 mm の場合、2,500 cm² には 1,592 mm の加熱長さが必要です。深さ 400 mm のタンクで使用可能な浸漬距離が 300 mm の場合、それぞれ 265 mm のパスを 6 回行うことになります。マルチパスバンドルは、約 300 × 250 mm の設置面積内に収まります。-
| シース径 | 100mmあたりの表面積 | 加熱長さ 2,500 cm² | 300mmで通過 | フットプリント |
|---|---|---|---|---|
| 32mm | 100平方センチメートル | 2,500mm | 9 | 300×250mm |
| 40mm | 126平方センチメートル | 1,984mm | 7 | 300×220mm |
| 50mm | 157平方センチメートル | 1,592mm | 6 | 300×200mm |
| 63mm | 198平方センチメートル | 1,263平方センチメートル | 5 | 300×180mm |
1.0 W/cm2 で 2.5 kW デューティのマルチパス構成-
マルチパス バンドルをスロットに取り付ける-
マルチパス バンドルは、フランジ開口部を通って利用可能なスロットに収まる必要があります。-幅 200 mm の束は、100 mm のフランジ開口部には適合しません。解決策は、束が一方の方向に狭く、他方の方向に広くなるようにパスを垂直に向け、狭い方向でフランジに挿入することです。
30 mm 間隔で配置された直径 50 mm のパスが 6 つある束の幅は、一方向に約 6 × 50 + 5 × 30=450 mm、もう一方の方向に 50 mm です。フランジの開口部が 100 mm の場合、50 mm の寸法を開口部に合わせてバンドルを挿入し、回転させて所定の位置に配置します。
| バンドル構成 | 幅 (パス) | 深さ（通過径） | 100 mm フランジに適合 | 150 mm スロットに適合 |
|---|---|---|---|---|
| 4パス、50mm、30mm間隔 | 290mm | 50mm | はい（回転） | はい |
| 5パス、50mm、30mm間隔 | 370mm | 50mm | はい（回転） | はい |
| 6パス、50mm、30mm間隔 | 450mm | 50mm | はい（回転） | 限界 |
| 6 パス、40 mm、25 mm 間隔 | 365mm | 40mm | はい（回転） | はい |
バンドル構成とフランジ開口部に適合
狭い空間での流れと温度の均一性
スペースが限られたツールでは、ヒーターの周りの流れが近くのタンク壁やウェーハ キャリアによって制限されることがよくあります。{0}}流れは不均一で、一方の側は高速で、もう一方の側は低速である場合があります。これにより、低速側にホットスポットが発生する可能性があります。-
穴の開いたバッフルまたはフロー ガイドを使用すると、束の周囲に流れをより均一に分配できます。バッフルは、利用可能なスペース内に収まり、パス間のギャップに流れを導くように設計する必要があります。小さなエダクターを使用して、ローカル速度を高めることもできます。
半導体サービス向けの材料と構造
半導体ツールには多くの場合、高純度の材料が必要です。{0} PTFE シースは、抽出物が少ない未使用の未充填ポリマーである必要があります。フランジは無垢の PTFE または PTFE- でライニングされたステンレス鋼である必要があります。汚染を防ぐために、端子エンクロージャは密閉され、通気されている必要があります。
ヒーターは取り付ける前に清掃し、不動態化する必要があります。残留した製造油や粒子はプロセスバスを汚染する可能性があります。
標準ヒーターではツールが入らない場合
標準的なヒーターがスペースに制限のある半導体ツールに適合することはほとんどありません。{0}利用可能なスペースが小さすぎ、形状が不規則すぎ、純度要件が厳しすぎます。コンパクトなマルチパスバンドル、堅牢な PTFE フランジ、密閉型端子筐体を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成は、特定のツール向けに設計されています。仕様プロセスには、利用可能なスペースの寸法、フランジ開口部、浸漬深さ、浴の化学的性質、必要なワット数、および純度要件が必要です。
