書籍：《炬豐科技-半導體工藝》文章：過熱蒸汽晶片清洗設備HF感應加熱裝置的優化設計 編號：JFKJ-21-1301 作者：華林科納本研究采用感應

書籍：《炬豐科技-半導體工藝》

文章：過熱蒸汽晶片清洗設備HF感應加熱裝置的優化設計

編號：JFKJ-21-1301

作者：華林科納

本研究采用感應加熱(IH)法和短時間過熱蒸汽(SHS)生成工藝，設計和制造了晶片清洗設備,為了防止在流體流動區域中存在顆粒物而引起的問題，在晶圓清洗設備中使用了純2級鈦(Ti)R50400，通過感應加熱物體。設計和制造了特定形狀的鈦載荷，以及諧振網絡，通過增加流體在加熱物體中的停留時間，有效地產生高溫蒸汽。分析了鈦制的不同形狀加熱物體的IH性能，并對結果進行了比較。此外，還通過數學計算和分析對生成SHS所需的熱容進行了計算和分析,利用設計的2.2kW晶圓清洗設備進行實驗，驗證了SHS的加熱性能,結果表明，純鈦基SHS生成系統的性能令人滿意，該系統可在10秒內生成了溫度高于200?C的SHS。

隨著液晶顯示器(LCDs)制造技術的進步，母玻璃(MG)的尺寸不斷增加，在制造過程中使用的清洗過程變得越來越重要,特別是，在用于制造薄膜晶體管(TFTs)的MG襯底上沉積晶體管層的過程需要對MG襯底的清洗過程，如圖1所示,諸如半導體晶片和液晶顯示器的MG等工件表面存在諸如殘留有機材料和微粒的污染物。

最近，使用高溫高壓下的過熱蒸汽(SHS)開發了環保且具有優異洗滌能力的清潔設備,自蔓延高溫合成清洗設備使用加熱器加熱水箱中的水，在200℃以上的溫度下產生自蔓延高溫合成；然后，將自蔓延高溫合成噴涂到鎂和晶片上以清潔它們,用于產生自蔓延高溫合成的傳統設備使用電熱絲直接加熱水。在這種方法中，用于產生自蔓延高溫合成的功率很大，并且該過程很耗時。此外，在這種方法中，清潔過程的準備時間長，并且可能缺乏清潔所需的精確溫度控制能力。

在本研究中，考慮到短時間自蔓延高溫合成過程的需要，應用感應加熱(IH)方法設計了能夠高效均勻加熱加熱對象的清洗設備,普通金屬，如鑄鐵，在薄膜晶體管液晶顯示器清洗過程中不能用作加熱對象，因為流體流動區域存在顆粒問題。因此，純2級鈦(鈦)R50400被用作鈦負載的IH清洗和IH焦耳加熱的加熱對象,此外，鈦負載被設計和制造成特定的形狀，以及諧振網絡，以通過增加流體在加熱物體中的停留時間來有效地產生高溫蒸汽。此外，用純鈦設計和制造了幾個加熱對象，并實驗比較了加熱對象相對于形狀的IH性能,利用設計的2.2千瓦晶圓清洗設備，通過實驗驗證了該清洗系統的自蔓延加熱性能。

圖17顯示了晶圓清洗設備的逆變器和線圈的電壓和電流波形,實驗波形結果表明，該逆變器采用ZVS模式工作,線圈電流為99.93臂，線圈電壓為443.7Vrms，開關頻率為482kHz。逆變器電流為31.61臂，表觀功率為45.4kVA，有功功率為2.15kW,實驗波形得到的結果與數學計算和模擬得到的結果相似。

圖18繪制了鈦負載的內部和外部溫度以及使用熱電偶測量的流動蒸汽的輸入和輸出溫度；在該圖中，紅線代表SHS溫度，即建議的清洗設備的蒸汽輸出,在用自蔓延高溫合成發生器進行加熱實驗期間，以10秒為間隔測量的溫度值,當變頻器使用石英加熱器提供的飽和蒸汽運行時，在10秒內產生溫度高于200 ℃的自蔓延高溫合成,大約1分鐘后，自蔓延高溫合成達到400℃，可控制自蔓延高溫合成的調制設定溫度，以便在所需溫度下進行薄膜晶體管液晶顯示器和晶片清洗。

本研究采用純鈦設計了2.2kW容量的清洗設備，制造了半導體晶片等工件,采用SHS環保法分析焓汽特性進行清洗,利用IH在高溫、高壓下快速高效地生成SHS,提出了內部流體路徑由純鈦構成，流體可以長時間保持在有限的長度時間內的結構,通過數學計算和仿真，推導出了產生SHS的清洗設備的輸出功率。為了有效增加IH線圈的電流，對該功率轉換器采用LCL諧振網絡，并對參數值進行了分析,實驗結果驗證了所議清洗設備的蒸汽加熱性能，表明所設計的清洗設備在10s內產生SHS，溫度為200°C，60s后SHS達到400°C，所提出的清潔系統可以通過滿足晶圓清洗過程的要求，從而實現晶圓清洗的成功商業化。