صنعت نیمه‌هادی: بهترین شیرها برای سیستم‌های فوق خالص

حاشیه خطا در کسب‌وکارهای نیمه‌هادی خوشایند نیست. تولید ویفر سیلیکونی نیاز به حمل مواد شیمیایی مرطوب تهاجمی، از جمله آب فوق خالص و اسید هیدروفلوئوریک دارد. حتی یک ذره آلودگی فلزی، کل مجموعه میکروچیپ‌ها را خراب می‌کند. به همین دلیل است که انتخاب مناسب شیرآلات برای سیستم‌های فوق خالص حیاتی‌ترین تصمیم برای مهندسانی است که به دنبال حفظ یک محیط استریل و غیر واکنشی هستند. 

ما در حال ارائه یک راهنمای فنی در مورد پیکربندی‌های عالی شیر برای یک محیط نیمه‌هادی با خلوص بالا هستیم. 

۱. یکپارچگی مواد: چرا PFA ضروری است

انتخاب مواد، خط اصلی دفاع در برابر آلودگی یونی است. اگرچه فولاد ضد زنگ استاندارد بادوام است، اما ممکن است یون‌های فلزی را به اسیدهای خورنده تبدیل کند. 

• مزیت فلوروپلیمر: آسترهای PFA (پرفلوئوروآلکوکسی) در شیرهای با کیفیت بالا استفاده می‌شوند. این آسترها از نظر شیمیایی بی‌اثر هستند و دارای سطح بسیار صافی هستند که از به دام افتادن ذرات در محیط جلوگیری می‌کند. 
• الزامات رزین ویرجین: را شیر توپی آستردار شیر یا پلاگ ولو باید از رزین PFA بکر 100% ساخته شود. این رزین مقاومت بالایی در برابر نفوذ شیمیایی ارائه می‌دهد و تضمین می‌کند که الزامات اتاق تمیز ‘کلاس 100’ برای ساخت تراشه حفظ شود. 

۲. طراحی بدون حفره: جلوگیری از “مناطق مرده”.”

سیال راکد، محل مناسبی برای رشد باکتری‌ها و تجمع ذرات معلق است. در کار با سیال فوق خالص، به آن اثر ‘منطقه مرده’ می‌گویند. 

• شیرهای توپی روکش‌دار: آنها از جمله موثرترین هستند شیرآلات برای سیستم‌های فوق خالص. در حالی که شیرهای توپی (ball valve) حفره کوچکی بین بدنه و توپی دارند، شیرهای خطی (line plug valves) طراحی بدون حفره دارند. 
• آب بندی ۳۶۰ درجه: یک آستر دور دوشاخه وجود دارد. این آستر مسئول مسدود کردن شکاف‌هایی است که مواد شیمیایی ممکن است در طول زمان در آنها جمع شده و تخریب شوند. این طراحی برای مراحل ‘حکاکی مرطوب’ و ‘تمیزکاری’ در پردازش نیمه‌هادی بسیار مهم است. 

۳. کنترل انتشار و نشتی‌های فرار

کارخانه‌های نیمه‌هادی معمولاً با مایعات فرار و گازهای سمی سروکار دارند. نشت‌های احتمالی به محصول آسیب می‌رساند و کارکنان اتاق تمیز را به خطر می‌اندازد. 

• آب بندی عالی ساقه: هنگام ارزیابی شیرها، بسته‌بندی ساقه آنها را از نزدیک بررسی کنید. چندین نمونه با کیفیت بالا شیرهای پروانه ای خط دار دارای ساقه‌های سه‌گانه آب‌بندی‌شده که از انتشار گازهای خروجی جلوگیری می‌کند. 
• مناسب بودن برای خلاء: ممکن است در برخی از چرخه‌های تمیزکاری، سیستم از فشار بالا به خلاء کامل تغییر حالت دهد. شیرهای پیشرفته دارای شیارهای دم چلچله‌ای هستند که آستر PFA را در حین مکش قفل می‌کنند. این نقص می‌تواند خلوص سیستم را به خطر بیندازد. 

۴. رعایت استانداردهای خلوص بالا

کدهای مهندسی بین‌المللی به یک شیر قابل اعتماد برای تحمل سختی‌های یک کارخانه نیمه‌هادی نیاز دارند.

• تست API 598: این امر تضمین ‘نشت صفر’ را در طول آزمایش‌های هوا و هیدرواستاتیک ارائه می‌دهد. برای حفظ سیستم‌های فوق خالص، از ‘آب‌بندی’ بودن دریچه‌ها اطمینان حاصل کنید.
• ASME B16.34: این استاندارد، درجه‌بندی دما و فشار را تنظیم می‌کند تا اطمینان حاصل شود که بدنه شیر قادر به تحمل تنش‌های حرارتی ناشی از خم شدن شیمیایی است. 
• بسته بندی اتاق تمیز: شیرها باید بدون گرد و غبار جوی به محل برسند. برای انجام این کار، آنها باید در محیط‌های کنترل‌شده تمیز، آزمایش و در کیسه‌های دوتایی قرار داده شوند. 

نکات پایانی

ایجاد تعادل بین پایداری مکانیکی و بی‌اثری شیمیایی در شیرآلات برای سیستم‌های فوق خالص بسیار مهم است. لازم است اجزای خط PFA که طراحی بدون حفره دارند و دارای آسترهای قفل شده مکانیکی هستند، در اولویت قرار گیرند. با حرکت صنعت به سمت گره‌های نانومتری کوچکتر، قابلیت اطمینان چنین اجزای کنترل سیال به ستون فقرات تولید موفق ریزتراشه تبدیل خواهد شد.