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为什么说PFA在半导体行业是不可替代的?
来源:公开网络资源 | 作者:公开网络 | 发布时间: 2024-06-11 | 674 次浏览 | 分享到:

当前,全球各个国家都把发展5G技术设为战略发展目标,“虚拟现实”和“人工智能”等在5G的加持下,运算和数据传输速率都会大大提升。随着半导体行业的迅猛发展,氟材料因其特殊的性能也大放异彩,包括含氟湿电子化学品、含氟特气及气体氟材料。其中,氟塑料制品在半导体行业的作用是不可替代的,比如PFA。


PFA是什么?

1972年,美国杜邦公司开发了四氟乙烯(TFE)和全氟丙基乙烯醚(PPVE)的共聚物,商品名为Teflon PFA,系全氟烷氧基共聚物。此后,日本大金公司(Neoflon PFA)、旭硝子公司(Flon PFA)、欧洲泰良公司(Dyneon PFA)都相继开发了自己的PFA产品,并在市场上占有一定份额。


PFA通常以颗粒或粉末形式存在,它的性能与聚四氟乙烯(PTFE)相近,但它可以采用热塑性树脂的加工方法,所以又被称为可熔融聚四氟乙烯。

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(PFA化学式)

由于PFA具备PTFE和FEP的多种优点,被广泛认为是可替代二者的最佳可熔性含氟共聚物。在许多方面,PFA与聚全氟乙丙烯(FEP)十分相似,但在较高温度下,它却能表现出更好的机械性能。它的基本特性可归纳为以下几点:

1.具有较好的柔韧性,改善了聚合物的熔体粘度,使其可用一般加工工艺进行热塑加工;


2.PFA几乎对所有的化学试剂和溶剂都是惰性的,与通常的酸、强碱、氧化还原剂、卤素或溶剂接触基本无变化,但和其他全氟碳聚合物一样,会与熔融碱金属、氟元素反应;


3.常温下PFA的物理机械性能与PTFE相似,可在其应用的温度范围内使用;


4.PFA耐应力开裂性能显著优于FEP;


5.PFA具有优异的介电性能,这种性能通常表现为随温度变化的一个常数,但有时会比PTFE、FEP的低。


6.PFA的通透性较好,厚度较大时为半透明状,薄片为透明状,耐候性、耐大气老化性都比较好,可以长期在室外使用;


PFA在半导体行业的应用

我们知道,半导体行业对化学品的纯度要求是非常苛刻的,从1970年PFA诞生至今,半导体行业的目标节点尺寸从10μm逐步缩小到了7nm,甚至5nm。这意味着对电子化学品的纯度要求也在不断上升。

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(PFA、晶圆以及半导体目标节点尺寸的发展历程,图片来源于科慕官网)

不论是湿法蚀刻还是化学机械抛光(CMP),在整个集成电路制造过程中,哪怕是很少的杂质都将对最终的产品造成巨大影响,因此电子元件制造商们对原料、运输管道以及反应容器等的要求都非常高。要找到一种既能耐受强酸强碱、高温高压的极端化学环境,又能被加工成各种形状的材料是非常不容易的,所幸科学家们发现了PFA。


运输和储存:由于PFA氟树脂具有极强的化学稳定性,它能忍受高温、强酸等极端环境,并且不会与溶剂发生反应,这使得它成为储存容器和运输管道的良好材质。它保障了制造过程中电子化学品的高纯度,避免了因为反应容器发生溶解、侵蚀而对电子化学品造成的污染,从而降低了晶圆的缺陷率。


化学品配送系统(BCD):BCD是一种系统,能精确地分配化学品,从而降低了从大容器中取出适量化学品的成本。这一系统通常包括了调配和稀释化学品的全自动仪器,在电子化学品的工厂中运用广泛,而氟树脂被大量运用于BCD基础设施中,包括制作通风管、阀门、水槽等。


湿法蚀刻和清洗:在湿法工艺中,晶圆先被清洗,然后蚀刻,然后再把光刻胶以及蚀刻过程的残留物清洗干净。这一过程中,PFA氟树脂被制成各种工具,如流量计等,以保证蚀刻液、清洗液的高纯度;而PFA在使用过程中不易开裂,从而保证了生产的高效性。


化学机械抛光(CMP):CMP过程使得晶圆表面在气相沉积之前变得平滑,所用到的液体是一种含有细颗粒的研磨液,若研磨液中的颗粒过大,会在晶圆表面留下痕迹,从而导致产品有瑕疵。PFA制成的过滤器在一定程度上阻止了研磨液的杂质接触到晶圆。

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支架:在整个湿法过程中,晶圆是被放置在特定形状的支架上的。由于PFA可以熔融加工,因此被制作成各种形状的支架,运用在整个晶圆的处理过程中。

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Neoflon® PFA AP-231SH美国大金PFA半导体模制化合物 ;衬里 ;管件Good ESCR (Stress Crack Resist.) ;纯度高 ;良好的柔韧性
Neoflon® PFA AP-211SH美国大金PFA半导体模制化合物 ;泵件 ;阀门/阀门部件 ;管道系统纯度高 ;高 ESCR(抗应力开裂) ;良好的柔韧性
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NEOFLON™ AP-211SH美国大金PFA泵件高纯度;低摩擦;高 ESCR(抗应力开裂);高温;高强度;共聚物;易成型;良好的电气性能;抗腐蚀;耐气候影响;高清晰;阻燃
NEOFLON™ AC-5600美国大金PFA衬里涂层应用低粘度;高 ESCR(抗应力开裂);抗燃;良好的电气性能;抗腐蚀性;高流动;耐化学;耐气候影响
NEOFLON™ AP-201SH美国大金PFA半导体模制化合物纯度高低摩擦系数高温强度共聚物良好的成型性能良好的电气性能良好的抗腐蚀性耐气候影响性能良好清晰度,高阻燃性
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