Проблемът с частиците
Полупроводникова промивна вана с висока{0}}чистота работи с PTFE нагревателни плочи при 23 градуса. Плочите показват прогресивно замърсяване с частици на повърхността. Частиците са малки-0,1-1,0 микрона и са устойчиви на изплакване. Плочите в крайна сметка изхвърлят частиците във водата за изплакване, което се отразява на чистотата на вафлите. Основната причина е натрупването на повърхностен заряд. PTFE повърхността развива статичен заряд по време на работа, привличайки и задържайки частици от водата за изплакване.
Натрупването на повърхностен заряд е пренебрегван фактор при приложения за изплакване с висока{0}}чистота. Електростатичното привличане между заредения PTFE и суспендираните частици създава замърсяване, което стандартното изплакване не може да премахне.
Механизмът за натрупване на заряд
PTFE е отличен електрически изолатор. По време на работа триенето от потока на течността, движението на мехурчетата и топлинните ефекти създават статичен заряд на повърхността. Зарядът се натрупва, защото PTFE не може да го разсее. Повърхностният заряд може да достигне няколкостотин волта. Заредената повърхност привлича противоположно заредени частици от водата за изплакване. Частиците прилепват към повърхността, създавайки замърсяване, което се натрупва с времето.
| Ниво на натрупване на заряд | Скорост на адхезия на частиците | Повърхностно замърсяване (3 месеца) | Затруднено почистване |
|---|---|---|---|
| <50V (dissipated) | ниско | Минимална | Лесно (изплакнете) |
| 50-200V (умерено) | Умерен | Умерен | |
| 200-500V (значително) | високо | Силно отлагане | трудно |
| 500-1000 V (тежки) | Много високо | Дебел слой от частици | Много трудно |
| >1000 V (екстремно) | Критичен | Непрекъснато отделяне | Изисква агресивно почистване |
Защо услугата High{0}}Purity е уязвима
Високо{0}}чистата вода за изплакване има много ниска йонна сила. Ниската проводимост предотвратява разсейването на заряда. В стандартните вани за покритие йонният разтвор осигурява път за оттичане на заряда, намалявайки натрупването. Във вода с висока-чистота съпротивлението е високо и зарядът продължава. Ето защо повърхностният заряд е проблем при приложенията за промиване на полупроводници, но не и при ваните за галванопластика.
Механизъм за улавяне на частици
Заредената PTFE повърхност действа като електростатичен уловител на частици. Частиците, суспендирани във водата за изплакване, имат собствен повърхностен заряд-, който обикновено е отрицателен. Повърхностният заряд на PTFE често е положителен, създавайки сила на привличане. Резултатът е непрекъснато улавяне на частици от водата за изплакване.
Уловените частици включват силициев диоксид, алуминиев оксид и органични замърсители. С течение на времето слоят от частици се натрупва. Самият слой се зарежда, привличайки повече частици. Натрупването на частици се ускорява, докато плочата изхвърли частици във водата за изплакване, замърсявайки вафлите.
Методи за откриване
Измерване на повърхностно напрежение: Без{0}}контактен електростатичен волтметър измерва повърхностния заряд. Показания над 100V показват значително натрупване на заряд. Това е най-директното измерване.
Брой частици: Сравняването на броя на частиците във входящата вода за изплакване с изходящия брой разкрива отделяне на частици. Ако изходящият брой надвишава входящия брой, плочата отделя натрупаните частици.
Стратегии за превенция
Антистатични покрития: Тънко проводимо или разсейващо покритие върху PTFE повърхността предотвратява натрупването на заряд. Покритието обикновено е с дебелина под 1 микрон и не влияе на преноса на топлина.
Заземяване: PTFE нагревателната плоча може да бъде заземена чрез проводящ елемент, вграден в плочата. Земният път разсейва заряда, докато се образува.
Йонизирана вода за изплакване: Въвеждането на йони във водата за изплакване осигурява път за разсейване на заряда. Това е обичайна практика за чисти помещения за полупроводници.
Практическа реализация
Нови чинии за обслужване с висока{0}}чистота: Посочете антистатични PTFE плочи. Покритието добавя 10-15% към цената, но елиминира изцяло натрупването на заряд.
Съществуващи плочи: Инсталирайте заземителна лента от монтажната плоча към масата на резервоара. Това намалява натрупването на заряд със 70-90%.
Критични приложения за изплакване: Комбинирайте антистатично покритие със заземяване. Това елиминира адхезията на частиците,-свързана с заряда.
Цикълът на заредените-частици
Цикълът на натрупване на заряд е прогресивен. Първоначалният заряд привлича частици, които улавят влагата от водата за изплакване, което увеличава повърхностната проводимост, което позволява на заряда да се оттича-докато слоят стане толкова дебел, че да се отдели. Фазата на отделяне е, когато настъпи замърсяване. Съоръженията, които проследяват това явление, установиха, че цикълът на отделяне обикновено започва на 12-18 месеца при услуга за изплакване с висока чистота. По това време слоят от частици е достатъчно дебел, за да повлияе на качеството на водата за изплакване.
Икономическото въздействие
Замърсяването с частици от заредените PTFE нагревателни плочи често се диагностицира погрешно като замърсяване на входящата вода или повреда на филтрацията. Съоръжение с необясними пикове на частици във водата за изплакване установи, че източникът е нагревателните плочи от PTFE, отделящи слоеве от частици. Смяната на плочите с антистатични версии елиминира шиповете напълно. Цената на антистатичните плочи беше 6000 долара; разходите за загубено производство от замърсяване с частици се оценяват на 15 000 долара на месец. Отплатата беше незабавна.
Препоръка за избор
За приложения с изплакване с висока{0}}чистота силно се препоръчват антистатични PTFE нагревателни плочи. Проблемът с натрупването на заряд е присъщ на PTFE във вода с ниска-проводимост. Антистатичното покритие или вграденото заземяване елиминират проблема изцяло. За модернизирани инсталации заземяващите ленти са най-практичното решение. Съоръженията, прилагащи двата подхода, съобщават за елиминиране на проблемите със замърсяване-, свързани с частици, и удължен експлоатационен живот на плочата. Слоят от частици, който преди това се е натрупал върху плочите за 6-12 месеца, липсва върху обработените плочи дори след 3+ години работа.
